معرفی دستگاه لیزر فلزات نوین تاک

دستگاه های لیزر فلزات نوین تاک در انواع مختلفی وجود دارد و هر کدام از آنها ویژگی های خاص خود را دارند. از این رو در این مقاله قصد داریم تا دستگاه لیزر فلزات نوین تاک و انواع آن را معرفی کنیم.

به طور کلی، دستگاه های لیزر فایبر نوین تاک را می توان بر اساس معیارهای زیر طبقه بندی کرد:

1- منبع لیزر

با توجه به موادی که منبع لیزر با آن ترکیب می شود لیزرهای فایبری متفاوت هستند. برای مثال، لیزرهای دوپ شده با ایتربیوم، لیزرهای فایبر دوپ شده با تولیوم و لیزرهای دوپ شده با اربیوم هستند. همه این انواع لیزرها برای کاربردهای مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند، چون می توانند طول موج های متفاوتی را تولید کنند.

2- حالت کار

انواع مختلف لیزرها، پرتوهای لیزر را به صورت متفاوت منتشر می کنند. پرتوهای لیزر را می توان در یک میزان تکرار تنظیم شده برای رسیدن به توان پیک بالا، همانند لیزرها " کیو سوئیچ" و" سوییچ افزایشی" و "حالت قفل شده"، پالس کرد (لیزرهای فایبری پالسی). یا آنها می توانند پیوسته باشند به این معنی که به طور مداوم مقدار یکسانی از انرژی را ارسال کنند (لیزرهای فایبر موج پیوسته).

3- توان لیزر

توان میانگین پرتو لیزر را نشان میدهد، همچنین توان لیزر بر حسب وات اندازه گیری می شود. برای مثال، شما می توانید لیزر فایبری 20 وات، 50 وات و... را داشته باشید. لیزرهایی با توان بالاتر انرژی بیشتر و سریعتری را نسبت به لیزرهایی با توان پایین ایجاد می کنند.

4- حالت یا مود دستگاه

حالت (مود) به اندازه هسته (محل حرکت نور) در فایبر نوری اشاره دارد. دو نوع حالت وجود دارد: لیزرهای فایبری تک حالته و لیزرهای فایبری چند حالته. قطر هسته برای لیزرهای تک حالته کوچکتر بوده و نوعا بین 8 تا 9 میکرومتر می باشد، جاییکه قطر هسته برای لیزرهای چندحالته بزرگتر بوده و نوعا بین 50 و 100 میکرومتر می باشد. به عنوان قانون کلی، لیزرهای تک حالته نور لیزر را به طور موثرتری انتقال داده و کیفیت پرتو بهتری دارند.
لیزرهای فایبری را می توان در روش های دیگری نیز طبقه بندی کرد، اما طبقه بندی ذکر شده در بالا رایج ترین روش است.

دستگاه لیزر فایبر چگونه کار می کند و از چه اجزایی تشکیل شده است؟

دستگاه لیزر فایبر از نور پمپی که دیودهای لیزر نامیده می شوند استفاده می کند. این دیودها، نوری را که به کابل فایبر نور فرستاده می شود را منتشر می سازند. اجزای نوری که در کابل قرار داده شده اند، برای تولید یک طول موج خاص و تشدید آن مورد استفاده قرار می گیرند. نهایتا، پرتو نور به دست آمده شکل گرفته و رها می شود. 

مرحله 1: نور در دیودهای لیزر ایجاد می شود

دیودهای لیزر الکتریسیته را به فوتون-یا نور- تبدیل می کنند که به کابل فیبر نوری منتقل شود. به همین دلیل، آنها با عنوان منبع پمپ نیز شناخته می شوند.
برای تولید نور، دیودها از دو نیمه رسانا که به طور متفاوتی شارژ شده اند استفاده می کنند.
اولی دارای بار مثبت است به این معنا که به الکترون اضافی نیاز دارد.
دومی دارای بار منفی است به این معنا الکترون اضافی یا الکترون آزاد دارد.
زمانیکه بار مثبت و منفی به هم می رسند،سعی می کنند با هم ترکیب شوند. اما برای انجام این کار، الکترون آزاد باید به صورت فوتون رها شود. با عبور جریان از نیمه رساناها، تعداد فوتون ها سریعا افزایش می یابد.
نور به دست آمده از کابل فیبر نوری پمپ شده و برای تولید پرتو نور استفاده خواهد شد.

مرحله 2: نور تولید شده در کابل فایبر نوری هدایت می شود

در طبیعت، نور به همه جهات می رود. برای متمرکز کردن نور در یک مسیر و به دست آوردن پرتو لیزر، کابل فیبر نوری از دو جزء اصلی استفاده می کند:هسته فیبر و روکش.
هسته جایی است که نور حرکت می کند و از شیشه سیلیکا ساخته شده و تنها بخشی است که عنصر کمیاب در زمین را دارد.
روکش، ماده ای است که هسته را احاطه می کند. زمانیکه نور به روکش برخورد می کند، به داخل هسته بر می گردد. این اتفاق به دلیل اینکه روکش کل انعکاس داخلی را ایجاد می کند رخ می دهد.
انعکاس داخلی به این دلیل رخ می دهد که روکش ضریب شکست کمتری را نسبت به هسته دارد. شما تاثیرات مشابه را در طبیعت می بینید. برای مثال، اگر به اجسام غوطه ور نگاه کنید به نظر می رسد که تغییر شکل یافته اند. این امر به ابن دلیل است که زمانی که نور از هوا به آب حرکت می کند، با ضریب شکست متفاوتی برخورد کرده و تغییر جهت می دهد. همین امر نیز زمانیکه نور از هسته به سمت روکش می رود رخ می دهد ، به جز زمانیکه تغییر در مسیر انعکاس تولید می کند.
بدون روکش، نور در همه در مسیرها رفته و از هسته خارج می شود. اما به کمک ضریب شکست هسته؛ نور در هسته باقی مانده و به مسیر خود ادامه می دهد.

مرحله 3: نور در حفره لیزر تقویت می شود

زمانیکه نور پمپ از طرق کابل نور فیبر حرکت می کند، نهایتا وارد حفره لیزر می شود (ناحیه کوچکی از کابل که فقط نور با طول موج خاص تولید می شود).

مرحله 4: پرتو لیزر شکل گرفته و آزاد می شود

فوتون هایی که از حفره تشدید خارج می شوند یک پرتو لیزر را تشکیل می دهند که به دلیل داشتن ویژگی هدایت نور فیبر بسیار خوب ( مستقیم) است. در حقیقت، برای اکثر کاربردهای دستگاه برش لیزر هماهنگ شده اند.
برای شکل دهی مطلوب لیزر، اجزای مختلفی را مانند لنزها و گسترش دهنده های پرتو استفاده کرد. به عنوان مثال، لیزرهای فایبر ما به یک لنز با فاصله کانونی254 میلیمتری تجهیز شده است و به مواردی مانند (حکاکی لیزری و بافت لیزری) کاربرد دارند. فاصله کانونی کوتاه آنها به ما امکان می دهد که انرژی بیشتری را در یک ناحیه متمرکز کنیم و شکل تهاجمی تری را از لیزر فرسایشی داشته باشیم.
انواع دیگر عدسی ها مزایای مختلفی را دارند و به همین دلیل است که کارشناسان در هنگام بهینه سازی لیزر برای یک کاربرد خاص آنها را به دقت انتخاب می کنند.