مکانیسم عمل لیزر فایبر
لیزر فایبر نوعی لیزر است که به‌جای گاز، کریستال یا نیمه‌رسانای معمولی که در انواع دیگر لیزرها استفاده می‌شود، از فیبر نوری دوپ‌شده به‌عنوان واسطه بهره‌گیری استفاده می‌کند. این فیبر با یک عنصر خاکی کمیاب مانند ایتربیوم، اربیوم یا تولیوم دوپ شده است که به آن توانایی ساطع نور هنگام تحریک توسط یک منبع خارجی را می دهد. سپس فیبر دوپ شده در داخل یک حفره لیزری قرار می گیرد که از دو آینه بسیار بازتابنده، در هر انتهای فیبر تشکیل شده است. هنگامی که یک پرتو نور به داخل حفره هدایت می شود، بین دو آینه به عقب و جلو منعکس می شود و باعث می شود نور با فیبر دوپ شده تعامل کند. این فعل و انفعال باعث می شود اتم های موجود در فیبر برانگیخته شده و نور ساطع کنند که سپس توسط آینه ها تقویت شده و به عنوان یک پرتو لیزر پرقدرت از حفره خارج می شود.
لیزرهای فیبر نوعی لیزر حالت جامد هستند که قادر به تولید توان خروجی بالا از یک منبع لیزر فیبر هستند. لیزرهای فیبر به دلیل توان خروجی بالا و هزینه و نگهداری کم در کاربردهای صنعتی مانند برش و جوشکاری محبوبیت فزاینده ای پیدا می کنند. نور در هسته فیبر تولید می شود و توسط یک سری آینه و عدسی تقویت می شود. این نوع لیزر قادر است توان خروجی بسیار بالایی تولید کند و برای کاربردهای برش، جوشکاری، علامت گذاری و حکاکی ایده آل است. در این مقاله به مزایای لیزرهای فایبر، کاربردهای رایج و آینده فناوری لیزر فیبر خواهیم پرداخت.
مزایای لیزر فایبر
برش لیزر فیبر به عنوان راهی برای برش سریع و دقیق مواد در بین تولید کنندگان محبوبیت فزاینده ای پیدا می کند. استفاده از لیزرهای فیبر سرعت برش سریعتر و دقت بالاتری را نسبت به روشهای سنتی برش داده است. در نتیجه، شرکت های بیشتری برای نیازهای تولید خود به برش لیزر فیبر روی می آورند.
مزایای برش لیزر فیبر بسیار زیاد است و می تواند به روش های مختلف به بهبود فرآیند تولید کمک کند. در اینجا برخی از برجسته ترین مزایای برش لیزر فیبر وجود دارد:
1- راندمان بالا(سرعت و دقت بالا): یکی از مزیت های اولیه لیزرهای فیبر راندمان بالای آنهاست. در مقایسه با انواع دیگر لیزرها، لیزرهای فیبر قادر به تبدیل بیشتر نیروی الکتریکی ورودی به توان لیزری هستند. این اجازه می دهد تا زمان پردازش سریع تر شود و سطوح بالاتری از دقت به وجود آید(اجازه می دهد تا تلورانس های تنگ و طرح های پیچیده را داشته باشید.)
2- طول عمر بیشتر(و هزینه کمتر): علاوه بر این، لیزرهای فیبر طول عمر بیشتری دارند و نسبت به سایر فناوری های لیزری نیاز به تعمیر و نگهداری کمتری دارند زیرا نیازی به تعویض مکرر گاز یا کریستال ندارند و این متعاقبا باعث هزینه کمتر می شود.
3- توان خروجی بالا: لیزرهای فیبر معمولاً در محیط های صنعتی برای برش، جوشکاری، علامت گذاری و حکاکی استفاده می شود. این لیزرها قادر به تولید توان خروجی بسیار بالا هستند و برای کاربردهایی که نیاز به قدرت و دقت دارند ایده آل هستند. لیزرهای فیبر همچنین در کاربردهای پزشکی و تحقیقاتی مانند جراحی لیزری و طیف‌سنجی لیزری استفاده می‌شوند.
4- تطبیق پذیری: برش لیزری فیبر را می توان بر روی انواع مختلفی از مواد، از فلزات گرفته تا پلاستیک ها و کامپوزیت ها استفاده کرد.
5- ایمنی: برش لیزر فیبر بسیار ایمن تر از سایر روش های برش است، زیرا نیاز به مواد شیمیایی و بخارات خطرناک را از بین می برد.
کاربردهای لیزر فایبر
این نوع لیزر اغلب برای ایجاد برش ها، حکاکی ها و نشانه گذاری های با دقت بالا بر روی انواع مواد استفاده می شود. در زیر چند نمونه از کاربردهای لیزر فایبر در زندگی امروزه بیان شده است.
برش و جوشکاری: بیشترین کاربرد لیزرهای فیبر در عملیات برشکاری و جوشکاری است. پرتو لیزر از طریق فیبر متمرکز می‌شود و سپس روی موادی که قرار است برش داده شود یا جوش داده شود هدایت می‌شود. این نوع لیزر به ویژه در فرآیندهای تولیدی که نیاز به برش ها و جوش های دقیق است، کاربرد دارد.
کاربرد پزشکی: لیزرهای فیبر در کاربردهای پزشکی مانند جراحی لیزری و تصویربرداری به کمک لیزر نیز استفاده می شود.
مارکینگ و حکاکی: از لیزرهای فیبر در عملیات مارکینگ و حکاکی نیز استفاده می شود. این اغلب در تولید کالاهای مصرفی مانند لوازم الکترونیکی یا جواهرات انجام می شود. پرتو لیزر برای ایجاد الگوها یا طرح های پیچیده بر روی مواد استفاده می شود. از این نوع لیزر در تولید لیبل و سایر محصولات چاپی نیز استفاده می شود.
تحقیقات علمی: از لیزرهای فیبر در تحقیقات علمی نیز استفاده می شود. آنها برای اندازه گیری شدت نور و همچنین برای شناسایی و تجزیه و تحلیل ذرات موجود در هوا استفاده می شوند.
نجوم: لیزرهای فیبر در نجوم نیز برای اندازه گیری فاصله تا ستاره ها و دیگر اجرام آسمانی استفاده می شود.
مخابرات: در نهایت از لیزرهای فیبر در صنعت مخابرات نیز استفاده می شود. آنها برای انتقال داده ها در فواصل طولانی و همچنین برای ایجاد اتصالات اینترنتی پرسرعت استفاده می شوند. از لیزرهای فیبر برای ایجاد کابل های فیبر نوری نیز استفاده می شود که برای اتصال کامپیوترها و سایر دستگاه ها استفاده می شود.
آینده فناوری لیزر فیبر امیدوارکننده است. پیشرفت‌های فناوری امکان خروجی توان بالاتر و پرتوهای لیزر دقیق‌تر را فراهم می‌کند. علاوه بر این، مواد جدیدی در حال توسعه هستند که می توانند برای ایجاد لیزرهای فیبر کارآمدتر و قدرتمندتر استفاده شوند. با ادامه پیشرفت این فناوری، لیزرهای فیبر به طور فزاینده ای در محیط های صنعتی محبوب می شوند.