ElektroPrůmysl.cz, červen 2016

Elektro Průmysl .cz IDENTIFIKAČNÍ SYSTÉMY A PRŮMYSLOVÉ ZNAČENÍ 32 | červen 2016 Princip vláknového FIBER LASERU Ve své podstatě jde o typ laseru, ve kterém ke generování záření dochází v jádru optického vlákna dopovaného prvky ze skupiny lanthanoidů (někdy se označují i jako prvky vzácných zemin). Na dopování se nejčastěji užívá erbia nebo ytterbia, případně obou těchto látek společně, častý je i praseodym. Přitom tato vláknamohoumít různou podobu, tedy většinou jde o průřez středního vlákna, který je čtvercový, obdélníkový apod. a tím dává vlastní specifikaci laserového paprsku i vlastní individuální užití. Optické vlákno vláknových laserů tak v podstatě odpovídá svou funkcí úloze krystalu u pevnolátkových laserů, tedy vytváří se v něm laserový paprsek a optické vlákno funguje jako optický zesilovač. Pozor na význam vláknový laser, kde je generován laserový paprsek ve vlákně a na druhý typ laserů, kde se pouze přenáší výkon v pasivním vlákně z místa A - zdroje laseru, do místa B - skenovací hlavy. Pasivní vlákno na přenos laserového výkonu není princip vláknového laseru. Princip spočívá v single-mode diode pum- ping, které emitují výkon (malým optic- kým vláknem) na stranu optického multi mode vlákna (složeného vlákna s větším průměrem) a vytváří budící světlo, které je absorbováno v ytterbium atomech v single mode optického vlákna - tzv. aktivní optické vlákno. A nyní laicky řečeno - optické vlákno je aktivní, tedy nepřenáší pouze výkon z la- serových diod, ale zvyšuje tento výkon. Bu- dící diody svítí do velkého optického vlákna a světelný tok působí na vlákno, které je umístěné uvnitř tohoto velkého vlákna. Vnitřní vlákno obsahuje právě aktivní prvek a tím je ytterbium. Budící optické diody mají jinou vlnovou délku, než je výsledný papr- sek laseru, který vznikne v aktivním vlákně umístěném ve středu velkého / tlustého vlákna. Více diod dokáže pumpovat v op- tickém vlákně vysokou energii s perfektní kvalitou paprsku. Je zde ještě jeden velmi důležitý princip pro získání laserového pa- prsku a tou je vysoce výkonný optický ze- silovač. Optický zesilovač konvertuje malý světelný signál z budících diod do výkon- ného paprsku, často tisíckrát silnější, ale identický jako originál. Zvětšení výkonu se dosáhne použitím, také, více laserových diod. Je zajímavé, že teplo generované v op- tickém vlákně je odváděno velkou plochou a není potřeba aktivní chlazení. Protože ak- tivní vlákno může jen podporovat přenos laseru, kvalita paprsku není závislá na pra- covním výkonu laseru. K emisi laseru slouží podnět z laserových čerpacích diod a aktivní optické vlákno. Většina známých fiber glass laserů pracuje v 1550 nm erbium-doped fiber zesilovačů. Pro značení se používají lasery 1062 nm v pulzním módu (frekvence od 20 kHz až 250 kHz) nebo v kontinuálním módu. Místo dvou rovnoběžných zrcadel jsou zde použity Braggovské mřížky. Jedná se o struktury vytvořené přímo na jádře op- tického vlákna zapsáním UV záření perio- dické změny indexu lomu. Takovéto změny indexu lomu vytvářejí v optickém vlákně „zrcátka“, která odrážejí pouze danou vlno- vou délku optického záření. Jsou zde vy- nechány mechanické prvky - zrcátka, které měly ztráty přeměnou energie na teplo, byly náchylné na mechanické poškození, citlivé na teplotu, přesné umístění, nastavení re- zonanční frekvence atd., proto je fiber glass