Dall'inizio degli anni '90, i laser a fibra si sono affermati nei mercati delle telecomunicazioni e delle procedure mediche, nonché in una varietà di applicazioni scientifiche e avanzate. L'ampio intervallo di lunghezze d'onda, le larghezze di linea ridotte, le emissioni polarizzate o non polarizzate, le brevi durate degli impulsi, il funzionamento monomodale, l'insensibilità alle condizioni ambientali e le dimensioni compatte dei laser a fibra li rendono una soluzione favorevole per le comunità scientifiche e governative, dove i laser spesso aiutano per risolvere sfide che altre tecnologie laser non possono risolvere.

Durante gli anni 2000, i laser a fibra industriale sono stati sempre più utilizzati per la lavorazione di materiali in applicazioni nei settori automobilistico, aerospaziale, dell'industria pesante e dei trasporti, dispositivi di consumo, elettronica, dispositivi medici, petrolio e gas, energia nucleare, fotovoltaico, produzione di semiconduttori e altri settori.

Mentre la lavorazione dei materiali metallici ha rappresentato la maggior parte delle prime applicazioni, altre applicazioni emergenti includono rivestimenti e stampa 3D, trattamento termico, pulizia e modifica delle superfici e una varietà di tecniche di microlavorazione che comprendono polimeri, ceramica e altri materiali non metallici.

In tutti questi settori e applicazioni, i laser a fibra industriale sono emersi come punto di riferimento in termini di prestazioni. Le loro potenze di uscita comparabilmente più elevate e la qualità del fascio uniformemente eccellente contribuiscono a garantire velocità di elaborazione elevate, mentre la resistenza alle vibrazioni e alla contaminazione, l'imballaggio robusto e compatto, il consumo energetico efficiente e l'affidabilità contribuiscono a un rapido ritorno sull'investimento.

I laser a fibra industriale hanno due stadi, caratterizzati da combinatori di potenza e convertitori di luminosità (Figura 1).

Un laser a fibra industriale, come questa configurazione laser a fibra monomodale che utilizza un diodo a emettitore singolo, ha due stadi, un combinatore di potenza (fase 1) e un convertitore di luminosità (fase 2).

Il combinatore di potenza del primo stadio è costituito da una raccolta di più pacchetti pompati a diodi laser progettati per combinare in modo efficiente la luce multimodale in una fibra di distribuzione passiva. L'uso di un numero ridondante di pacchetti di diodi a emettitore singolo garantisce un'elevata affidabilità del laser. La cavità ottica del laser è definita da due specchi a reticolo di Bragg in fibra nel nucleo centrale monomodale, una fibra rivestita di elevata purezza drogata con vari elementi di terre rare.

La cavità converte la luce del diodo di bassa qualità in luce laser monomodale. Uno degli FBG funge da riflettore totale, mentre l'altro funge da riflettore parziale o accoppiatore di uscita. Il rivestimento multimodale non è drogato. Viene utilizzato solo per diffondere la luce della pompa a diodi. La struttura a stato solido dei laser a fibra li rende meno suscettibili a fattori ambientali quali polvere, umidità e disturbi atmosferici.

L'approccio del pompaggio di massa ha un'efficienza elettrica superiore al 50% e produce un'uscita monomodale di circa 2-3 kW di potenza a onda continua da un singolo modulo. Le uscite dei singoli moduli possono essere utilizzate direttamente o combinate per fornire un'uscita ad alta luminosità superiore a 100 kW, che consente ai laser a fibra di soddisfare una varietà di applicazioni industriali (Figura 2).

Per unire queste fibre, è necessaria una giuntatrice a fusione per fibre di grande diametro, contattare Shinho per giuntatrice e mannaia LDF.