Vláknové lasery v průmyslovém značení

Oproti jiným metodám laserové značení nabízí vysokou produktivitu a zejména flexibilitu (čárové kódy, 2D data-matice, libovolná vektorová grafika...). Dalšími výhodami jsou rychlost, přesnost, bezkontaktní proces a žádný spotřební materiál, jako jsou např. chemikálie.

Pro značení kovů a plastů se používají hlavně Q-spínané Nd:YAG lasery s vlnovou délkou 1064 nm s výkony do 100 W. Nicméně v poslední době se situace značně mění, neboť na trh přichází nová, lepší a velmi progresivní technologie - vláknové lasery (VL). Tyto lasery nabízející oproti klasickým Nd:YAG systémům nesporně mnoho výhod, které logicky plynou přímo z jejich konstrukce.

Na obrázku je schematický náčrt vláknového laseru. Základem laseru je několik metrů aktivního optického vlákna dopovaného ytterbiem (Yb). Místo zrcadel, které jsou u klasického Nd:YAG laseru vždy přítomny, zde slouží tzv. Braggovské mřížky, tj. periodické struktury vytvořené přímo na optickém vlákně. Aktivní vlákno je buzeno čerpacími diodami, jejichž budicí záření je do vlákna přivedeno přes mnohovidovou spojku (MM coupler). Tato architektura typu vlákno - vlákno odstraňuje potřebu použití optických povrchů (zrcadel) a jiných mechanických prvků, které vždy způsobují dodatečné ztráty, jsou citlivé na změnu teploty a vyžadují pravidelnou údržbu a seřízení. Nyní toto vše odpadá a výsledkem je robustní, ultrakompaktní monolitický systém nevyžadující žádnou údržbu.

Další nespornou výhodou vláknových laserů (VL) je až 4x delší životnost budicích diod oproti Nd:YAG laserům. Důvodem je možnost použití velkoplošných mnohovidových diod původně vyvinutých pro telekomunikační průmysl, jejichž projektovaná životnost je až 100 000 hodin.

VL vyzařuje velmi kvalitní laserový svazek (M² <1,4 pro 20W laser), což zajišťuje možnost fokusace svazku do velmi malého bodu (vysoká plošná hustota výkonu). To umožňuje značit i náročné materiály s použitím nízkovýkonového laseru (typicky 10 - 20 W).

Využití čerpacího záření je u VL výrazně lepší, takže účinnost laseru je podstatně vyšší - až 25 % elektrické energie je převedeno na laserové záření. Proto stačí laser chladit pouze vzduchem a zcela přitom odpadá potřeba vodního chlazení. Díky dlouhé životnosti, bezúdržbovosti a nízké spotřebě elektrické energie tak VL představuje zdroj s nejnižšími provozními náklady z momentálně dostupných značicích průmyslových laserů.

Díky výhodám, které VL nabízí, je tedy nasnadě použít VL jako zdroj záření ve značicím laserovém systému. Lao průmyslové systémy, s. r. o., je jednou z prvních firem v ČR, které nabízejí průmyslový laserový značicí systém na bázi vláknového laseru. Celý systém je velmi kompaktní, a navíc laserové záření je přivedeno k rozmítací hlavě pomocí optického vlákna délky 3 - 5 m, což velmi usnadňuje integraci do výrobní linky.

Již během minulého roku začaly vláknové lasery díky svým výhodám získávat stále větší podíl na trhu oproti klasickým Nd:YAG systémům a v budoucnu lze dále předpokládat rostoucí dominanci této moderní technologie, která jde ruku v ruce s obecným trendem miniaturizace a zvyšovaní efektivity elektricko-optických zařízení.