Обзор лазерных излучателей с уровнем мощности 4 кВт

 

3.1 Мощный СО₂ слэб-лазер с диффузионным охлаждением DC – серии компании ROFIN

Мощные СО2 слэб-лазеры с диффузионным охлаждением и незначительным потреблением газа. Источник рабочей смеси интегрирован в лазер и имеет срок службы около 12 месяцев при непрерывной работе. Благодаря конструкции лазеры имеют высокое качество излучения и минимальные требования к обслуживанию.

Составные части устройства: 1. Лазерный луч; 2. Блок формирования луча; 3. Выходное зеркало; 4. Охлаждающая вода; 5. ВЧ возбуждение; 6. Глухое зеркало; 7. ВЧ разряд; 8. Электроды, образующие волновод

Рис.1 Принцип работы мощного СО2 слэб-лазера с диффузным охлаждением

Оптический резонатор сформирован двумя зеркалами и двумя параллельными электродами с водяным охлаждением. Возбуждение осуществляется ВЧ разрядом. Тепло отводится от рабочего тела благодаря контакту возбуждаемого газа с охлаждаемыми электродами (диффузионное охлаждение). Узел формирования луча интегрирован в лазерную головку и образует луч круглой формы высокого качества. Выходящий луч имеет линию поляризации 45^o.

 

Рис.2 Мощный СО2 слэб-лазер с диффузным охлаждением.

Технические данные ROFIN DC040:

Тип возбуждения	ВЧ
Выходная мощность, Вт
Диапазон регулировки мощности, Вт	400-4000
Качество пучка	K = 0,9
Диапазон изменения частоты, (Гц) или непрерывная генерация	0- 2 до 5000 Гц

3.2 Мощный СО₂ лазер HF – серии

 

Предлагаемые компанией ROFIN HF-серии объединяет лазеры с поперечной прокачкой рабочей смеси и ВЧ-возбуждением, которые дополняют мощные лазеры DC серии с возбуждением постоянным током.

Компактность лазера позволяет интегрировать его в производственные линии.

 

Составные части устройства: 1. Лазерный луч; 2. Турбина для обеспечения протока газа; 3. Направление потока газа; 4. Теплообменник; 5. Заднее зеркало с измерителем мощности; 6. Внутренние зеркала "сложенного" резонатора; 7. Электроды; 8. Выходное зеркало; 9. Выходное окно.

Рис.3 Принцип работы мощного СО2 лазера.

 

В лазерах этой серии используется многопроходный резонатор. Принудительная циркуляция рабочего газа внутри разрядного промежутка необходима для эффективного охлаждения.

 

Рис.4 Мощный СО2 лазер фирмы ROFIN.

 

Технические данные ROFIN HF 040:

 

Дисковый лазер DS серии

 

Предлагаемые компанией ROFIN дисковые лазеры DS-серии являются результатом многолетней научно-исследовательской работы и воплощают в себе последние достижения в области конструирования твердотельных лазеров для индустриальных применений.

Особенности лазеров DS-серии:

Возбуждение рабочего тела осуществляется полупроводниковыми диодами со временем жизни свыше 10000 часов. При этом КПД лазера "от розетки" составляет более 10%.

Составные части устройства: 1. Накачка; 2. Охлаждающий фланец; 3. Заднее зеркало; 4. Оптоволоконный наконечник; 5. Оптоволокно; 6. Световод; 7. Выходное зеркало; 8. Параболическое зеркало; 9. Yb:YAG; 10. Зеркало накачки.

Рис.5 Принцип работы дискового лазера

Оптическое возбуждение обеспечивается блоком мощных лазерных диодов. После формирования оптического пучка с длиной волны 940 нм он отражается параболическим зеркалом и направляется на активный кристалл Yb:YAG, выполненный в форме диска.

Отражаясь от зеркала, напыленное на задней стороне диска, пучок попадает снова на параболическое зеркало и переотражается на ретрорефлектор, возвращающий пучок накачки опять на параболическое зеркало и, соответственно в активный кристалл. Для полного поглощения возбуждающего излучения требуется 16 проходов.

Резонатор образует зеркало на задней стороне диска и зеркало, расположенное в центре параболического рефлектора.

Лазерное излучение заводится в волокно с диаметром световедущей жилы 150 или 300 мкм. Используя оптические коммутаторы, лазерное излучение может быстро распределяться между несколькими различными потребителями.

Рис.6 Дисковый лазер. Рис.7 Принципиальная схема работы дискового лазера.

 

У дискового лазера плоский профиль распределения температуры, охлаждение осуществляется через основание.

Рис.8 Схема накачки дискового лазера.

Thin-Disk Pump Modules

The optics of the thin-disk pump modules consist of a collimating optics, a parabolic mirror, two pairs of mirrors, which are arranged to form retro-reflectors, and a flat rear mirror.

 

The pump beam can be fiber coupled. A variety of collimation optics are available to obtain different pump spot diameters.

 

The laser crystal is soldered on an impingement-cooled copper/tungsten heat sink. The pump beam is repeatedly focused onto the crystal by the parabolic mirror. After usually six double-passes through the thin-disk crystal the rear mirror reflects the residual pump light back through the whole beam pass, leading to a total of 24 passes through the crystal disk.

For cw operation standard laser crystals (Yb:YAG) are available from stock. Several options for the laser crystals (e.g. specification for nanosecond or ultrafast operation) are available upon request.

 

The thin-disk pump modules are completely aligned prior to delivery and can be used immediately without further adjustment. Standard modules are available for different pump power levels:

l B1 (200 W / 800 W)

l G1 (2.5 kW)

l Special high-power modules (14 kW)