Come scegliere tra laser a fibra continua e pulsata?

I laser a fibra rappresentano una quota crescente dei laser industriali di anno in anno grazie alla loro struttura semplice, al basso costo, all'elevata efficienza di conversione elettro-ottica e ai buoni effetti di uscita. Secondo le statistiche, nel 2020 i laser in fibra rappresenteranno 52,7% del mercato dei laser industriali.

In base alle caratteristiche del fascio di uscita, i laser in fibra possono essere suddivisi in due categorie: laser continui e laser a impulsi. Quali sono le differenze tecniche tra i due e quali sono gli scenari applicativi per cui ciascuno di essi è adatto? Di seguito è riportato un semplice confronto delle applicazioni in situazioni generali.

Come suggerisce il nome, l'emissione laser di un laser a fibra continua è continua e la potenza viene mantenuta a un livello fisso. Questa potenza è la potenza nominale del laser. Il vantaggio dei laser a fibra continua è il funzionamento stabile a lungo termine.

Il laser a impulsi è "intermittente". Naturalmente, questo tempo di intermittenza è spesso molto breve, solitamente misurato in millisecondi, microsecondi o addirittura nanosecondi e picosecondi. Rispetto al laser continuo, l'intensità del laser a impulsi cambia continuamente, per cui esistono i concetti di "crest" e "trough".

Grazie alla modulazione dell'impulso, il laser a impulsi può essere rilasciato rapidamente e raggiungere la massima potenza nella posizione di picco, ma a causa dell'esistenza della depressione, la potenza media è relativamente bassa. È ipotizzabile che, a parità di potenza media, il picco di potenza del laser a impulsi possa essere molto maggiore di quello del laser continuo, ottenendo una densità di energia superiore a quella del laser continuo, che si riflette in una maggiore capacità di penetrazione nella lavorazione dei metalli. Allo stesso tempo, è adatto anche per i materiali sensibili al calore che non possono sopportare un calore elevato prolungato, nonché per alcuni materiali ad alta riflettività.

Attraverso le caratteristiche di potenza in uscita dei due modelli, possiamo analizzare le differenze applicative.

I laser in fibra CW sono generalmente adatti per:

1. Lavorazione di grandi apparecchiature, come macchinari per veicoli e navi, taglio e lavorazione di grandi lastre d'acciaio e altre occasioni di lavorazione poco sensibili agli effetti termici ma più sensibili ai costi.

2. Utilizzato nel taglio chirurgico e nella coagulazione in campo medico, come l'emostasi dopo un intervento chirurgico, ecc.

3. Ampiamente utilizzato nei sistemi di comunicazione in fibra ottica per la trasmissione e l'amplificazione del segnale, con elevata stabilità e basso rumore di fase.

4. Utilizzato in applicazioni come l'analisi spettrale, gli esperimenti di fisica atomica e il lidar nel campo della ricerca scientifica, fornisce un'uscita laser di alta potenza e di elevata qualità del fascio.

I laser a fibra pulsata sono solitamente adatti per:

1. Lavorazione di precisione di materiali che non possono sopportare forti effetti termici o materiali fragili, come la lavorazione di chip elettronici, vetro ceramico e parti biologiche mediche

2. Il materiale ha un'elevata riflettività e può facilmente danneggiare la testa laser stessa a causa della riflessione. Ad esempio, la lavorazione di materiali in rame e alluminio

3. Trattamento della superficie o pulizia dell'esterno di substrati facilmente danneggiabili

4. Situazioni di lavorazione che richiedono una potenza elevata a breve termine e una penetrazione profonda, come il taglio di lamiere spesse, la foratura di materiali metallici, ecc.

5. Situazioni in cui gli impulsi devono essere utilizzati come caratteristiche del segnale. Ad esempio, comunicazioni in fibra ottica e sensori in fibra ottica, ecc.

6. Utilizzato in campo biomedico per la chirurgia oculare, il trattamento della pelle e il taglio dei tessuti, ecc. con prestazioni di alta qualità e modulazione del fascio.

7. Con la stampa 3D è possibile produrre parti metalliche con maggiore precisione e strutture complesse.

8. Armi laser avanzate, ecc.

Esistono alcune differenze tra i laser a fibra pulsata e i laser a fibra continua in termini di principi, caratteristiche tecniche e applicazioni, e ciascuno di essi è adatto a diverse occasioni. I laser a fibra pulsata sono adatti per applicazioni che richiedono potenza di picco e prestazioni di modulazione, come la lavorazione dei materiali e la bio-medicina, mentre i laser a fibra continua sono adatti per applicazioni che richiedono elevata stabilità e alta qualità del fascio, come le comunicazioni e la ricerca scientifica. La scelta del tipo di laser a fibra giusto in base alle esigenze specifiche contribuirà a migliorare l'efficienza del lavoro e la qualità delle applicazioni.