Просмотр исходного текста страницы Твердотельные лазеры

'''Твердотельные лазеры''' (ТТЛ)

[[Лазер]]ы этого класса за последние годы получили сильный импульс развития благодаря успехам полупроводниковой технологии, позволившей создать надежные [[лазерный диод|лазерные диоды]] высокой мощности для накачки ТТЛ.

'''ТТЛ со стержневой геометрией''' [[активная среда|активной среды]] [8, 19,59,78-82] достигли мощности 8 кВт при оптическом качестве 12-25 мммрад. ТТЛ с диодной накачкой достигли [[кпд]] «от розетки» до 10% при качестве излучения 12 мммрад,  в сравнении с 3% и 25 мммрад для ТТЛ с ламповой накачкой, что позволило применить для транспортировки излучения оптоволокно диаметром 300мкм. Они применяются  в операциях резки и сварки трехмерных изделий из листовой стали (в режиме непрерывной генерации), резки алюминиевых сплавов, и в операциях очистки поверхности (в режиме модуляции добротности). 

'''ТТЛ с дисковой геометрией''' активной среды [19,59,83] генерируют излучение мощностью до 4 кВт при кпд «от розетки» до 20% и качестве излучения 7-8 мммрад. Они получили применение в операциях сварки и резки нержавеющей стали, с подачей излучения по оптоволокну (ø 150 мкм), включая применение в робототехнических системах для чистовой сварки трехмерных изделий.

В последние годы быстрое развитие получил новый вид ТТЛ – '''волоконные лазеры''' высокой мощности [8,59,84-94]. Активная среда этих лазеров представляет собой [[световод]] из стекла, допированного Yb (λ=1080 нм) или Er+Yb (λ=1565 нм). Диаметр световода ø=20÷50 мкм; он окружен двумя прозрачными (из стекла) оболочками – волноводом для излучения накачки, поступающего по всей внешней поверхности оболочки от диодных лазерных линеек через специально нанесенные структуры типа брэгговских решеток. Преимущества волоконных лазеров – высокое качество излучения из-за отсутствия линзового эффекта в активной среде при нагреве в процессе накачки; высокая (до 85%) энергетическая эффективность генерации; хороший теплосъем даже при воздушном охлаждении лазеров мультикиловаттного уровня мощности, благодаря чему отсутствует тепловая линза в одномодовом волокне. «Волоконные лазеры имеют высокую надежность и способность работать в любых условиях, в том числе в мобильных полевых системах, органически вписывающуюся волоконную доставку излучения к объекту воздействия, рекордно малые габариты, уникальный ресурс. По выходной мощности они приблизились к мощным [[СО2-лазеры|СО<sub>2</sub>-лазерам]], а по полному кпд их превзошли. В волоконных лазерах автоматически решена проблема юстировки, оптический тракт не имеет воздушных промежутков, чувствительных к попаданию пыли и влаги. Брэгговские решетки-отражатели резонатора наносятся внутри световода, чтобы избавиться от внешних зеркал с проблемой их юстировки, и в результате волоконный лазер превосходит по параметрам и эксплуатационным свойствам аналоги на кристаллах» [92]. Волоконные лазеры малой мощности (10-100 Вт) обладают высоким качеством излучения и высокой надежностью, благодаря чему они нашли широкое применение в маркировке[19]. По этим же данным, коммерчески доступны волоконные лазеры мощностью до 0,8 кВт, с оптическим качеством, составляющем два дифракционных предела. 

На сайте [90] заявляется о наличии в коммерческом выпуске волоконных лазеров мощностью до 10 кВт. 
В настоящее время технология волоконных лазеров высокой мощности еще находится в стадии доработок, а сами лазеры довольно дороги, вследствие чего они приобретаются не всеми индустриальными пользователями. В последнее время рынок мощных волоконных лазеров стремительно расширяется [77,93,94], с ростом объема продаж до 50% за год (2005/2004). Преимущества этих лазеров расширяют сферу применений технологий ЛMМ, что должно отразиться на увеличении общего объема лазерного рынка.
В последнее время стали интенсивно развиваться конструкции диодных лазеров прямого действия (ДЛ) [19,59, 95-102, 186]. По информации [102], объем лазерной головки диодного лазера мощностью 4кВт составляет около 30 дм3, ресурс 10000 час., длина волны излучения 808 нм, кпд «от розетки»: 15%. На рынке представлены [59] индустриальные системы ДЛ с мощностью излучения до 4 кВт. Качество излучения ДЛ пока невелико: размер фокального пятна составляет от 1,1х1,3 мм до 1,1х1,7 мм. Тем не менее, ДЛ уже находят применения в широком спектре технологий: сварка нержавеющей стали (1,2 мм; 5м/мин); сварка полимеров, термоупрочнение поверхности, наплавка, пайка [96, 19]. Прогнозируются большие перспективы применений ДЛ в процессах обработки материалов, не требующих высокого качества излучения. Это обусловлено их высоким кпд  «от розетки» (ожидается достижение кпд до 30-50%), компактностью лазерной головки, малым расходов охлаждающей воды., что в совокупности приводит к невысокой стоимости эксплуатации ДЛ и к низким капзатратам.

[[Категория:Лазеры]]