Cấu tạo và nguyên lý nguồn laser fiber

Nguồn laser fiber là gì ?

Nguồn laser sợi quang hay còn gọi là nguồn laser fiber sử dụng lõi sợi quang pha tạp làm môi trường khuếch đại. Để sợi quang pha tạp hoạt động như môi trường khuếch đại, nhiều diode laser bán dẫn được ghép vào cuộn sợi quang pha tạp. Các diode laser này được gọi là laser bơm bán dẫn. Các laser bơm thường nằm trong phạm vi 915nm đến 980nm và có thể cung cấp từ 500 miliwatt đến khoảng 600 watt công suất quang trên mỗi diode laser. Thường có nhiều diode laser bơm được ghép vào sợi quang.

Nguyên lý hoạt động của nguồn laser fiber

Bước 1:

Ánh sáng từ các diode laser bơm đi qua bộ kết hợp bơm được ghép vào sợi quang “hoạt chất” để kích thích phần tử hoạt động trong lõi sợi quang. Trong ngữ cảnh này, “hoạt chất” ám chỉ lõi sợi quang pha tạp ytterbium -Yb và “thụ động” ám chỉ các phần sợi quang không pha tạp. Ánh sáng laser phát ra từ laser bơm kích thích làm cho các electron của các nguyên tử ytterbium ở  trong lõi sợi quang pha tạp sẽ chuyển từ trạng thái cơ bản lên trạng thái năng lượng tăng. Điều này tạo ra các mức kích thích dẫn đến trạng thái phát xạ tự phát được mô tả ở trên. Các electron được bơm để đạt đến mức năng lượng tương ứng với bước sóng của ánh sáng bơm. Thông qua thiết kế, chúng sau đó di chuyển xuống trạng thái bán bền thấp hơn. Trong trường hợp sợi quang pha tạp ytterbium, một photon ở 976nm được hấp thụ bởi nguyên tử ytterbium sẽ buộc các electron xung quanh hạt nhân nguyên tử của nguyên tử Yb di chuyển đến các quỹ đạo cao hơn. Điều này xảy ra vì các electron đã hấp thụ năng lượng bơm 976nm.

Bước 2:

Sau khi chuyển sang quỹ đạo năng lượng cao hơn, các electron bị kích thích sẽ rơi xuống trạng thái cơ bản ban đầu và phát ra một photon ở bước sóng 1064nm. Sự sụt giảm này xảy ra trong khoảng thời gian rất ngắn, dưới một mili giây. Mối quan hệ giữa đầu vào bước sóng laser bơm 976nm với đầu ra laser sợi quang 1064nm là do nguyên tố ytterbium. Các bước sóng khác cũng có thể được tạo ra. Nếu cường độ của ánh sáng bơm 976nm đủ cao, số lượng electron ở trạng thái bán bền sẽ vượt quá số lượng electron còn lại ở trạng thái cơ bản. Trạng thái này biểu thị cả nguyên lý phát xạ kích thích và nguyên lý đảo ngược mật độ. Sự chuyển đổi của các electron trở lại trạng thái cơ bản gây ra sự phát xạ ánh sáng có bước sóng tương ứng với sự chênh lệch năng lượng. Trong trường hợp này, một photon sẽ được tạo ra ở bước sóng 1064nm.

Bước 3:

Để hoàn tất quá trình tạo ánh sáng trong laser sợi quang, cuộn sợi được liên kết bằng các cách tử Bragg sợi ở mỗi đầu. Các cách tử được mô tả chi tiết hơn bên dưới. Về cơ bản, chúng là những tấm gương tạo ra bộ cộng hưởng công suất cao khi được đặt ở cả hai đầu của sợi pha tạp. Ánh sáng có bước sóng dài hơn (đầu ra 1064nm) cộng hưởng giữa các cách tử này. Các cách tử phản xạ ánh sáng theo một góc được xác định bởi hình dạng của bề mặt phản xạ. Khi ánh sáng bị phản xạ qua lại giữa hai cách tử, nó được khuếch đại với mỗi lần đi qua. Cách tử ở đầu ra của laser sợi quang truyền qua một phần, cho phép ánh sáng laser có bước sóng dài hơn được tạo ra thoát ra khỏi sợi.

Cuộn sợi pha tạp có thể dài từ vài mét đến vài kilômét. Điều này cho phép chúng có phạm vi công suất đầu ra rất rộng và có khả năng đạt mức công suất đầu ra rất cao.

Trên đây là nguyên lý cơ bản của nguồn laser fiber, để biết thêm thông tin chi tiết cũng như trải nghiệm sản phẩm máy hàn laser, vui lòng liên hệ với số hotline trên website để được hỗ trợ nhanh nhất.

Một số mẫu máy hàn laser cần tay được bán chạy nhất hiện nay: máy hàn lases LW-1000, LW-1500, LW-2000