Laser serat awaladalahefisiensi rendahdandaya, dan terbatas, sampai metode yang lebih efektif mengirimkan balok pompa ke cladding muncul.
Ini adalah metode yang dapat mengatasi keterbatasan metode peluncuran sebelumnya-metode sinar pompa samping membantu melepaskan potensi sebenarnya dari laser serat, membuka era baru laser dan amplifier serat berdaya tinggi, dan sepenuhnya mengubah perkembangan teknologi serat . Pengembangan lebih lanjut telah mendorong adopsi laser serat dalam skala besar di berbagai bidang aplikasi seperti industri, sains, dan peralatan medis. Perkembangan laser serat industri dapat dibagi menjadi dua tahap, yang ditandai dengan penggabung daya dan konverter kecerahan.
Penggabung daya pada tahap pertama berisi beberapa paket pompa dioda laser, yang dirancang untuk menggabungkan cahaya multimode secara efektif menjadi serat transmisi pasif. Penggunaan kemasan dioda pemancar tunggal yang berlebihan dapat memastikan keandalan laser yang tinggi. Ada dua cermin kisi Bragg serat di rongga optik laser, yang terletak di inti mode tunggal pusat, yang merupakan serat kemurnian tinggi dengan kelongsong yang didoping dengan berbagai elemen tanah jarang.
Rongga optik ini mengubah cahaya dioda berkualitas rendah menjadi sinar laser mode tunggal. Salah satu kisi serat Bragg berfungsi sebagai reflektor total, dan yang lainnya berfungsi sebagai reflektor parsial atau coupler keluaran. Tidak ada elemen lain yang didoping dalam kelongsong multi-mode, yang hanya memancarkan cahaya pompa dioda. Struktur solid-state dari laser serat membuatnya kebal terhadap faktor lingkungan seperti debu, kelembaban, dan gangguan udara ruang bebas.
Efisiensi listrik dari metode pemompaan keseluruhan melebihi 50%, dan daya keluaran mode tunggal dari satu modul adalah sekitar 2kW-3kW. Output dari satu modul dapat digunakan secara langsung atau dalam kombinasi untuk memberikan output kecerahan tinggi lebih dari 100 kW, membuat laser serat ini cocok untuk berbagai aplikasi industri.
Metode operasi
Laser serat dapat dibagi menjadi gelombang kontinu (CW), gelombang kuasi-kontinu (QCW), pulsa nanodetik, pulsa picosecond atau femtosecond ultra cepat dan mode gelombang cahaya lainnya. Laser gelombang kontinu dapat memberikan output yang stabil dalam daya keluaran maksimum terukur, dan dapat dimodulasi hingga 50kHz sesuai dengan daya keluaran, tetapi modulasi tidak akan meningkatkan daya puncaknya. Laser gelombang kontinu digunakan di banyak bidang. Yang paling menonjol adalah pemotongan dan pengelasan logam. Mereka juga dapat digunakan untuk mematri, pencetakan 3D, kelongsong dan perlakuan panas.
Pulsa panjang yang dihasilkan oleh 10 laser QCW dapat meningkatkan energi pulsa dan daya keluaran puncak sebanyak 10 kali, dan durasi pulsa panjang adalah 10?s-100000?s. Misalnya, laser QCW dengan daya rata-rata 300W memiliki daya puncak 3kW dan energi pulsa 30J. Laser QCW terutama digunakan untuk pengelasan, pengeboran dan operasi pemotongan khusus, seperti memotong logam yang sangat reflektif atau bahan lainnya. Rentang daya puncak mesin model QCW standar adalah 1kW-20kW, dan biaya pengoperasian jauh lebih rendah daripada teknologi laser kompetitif lainnya yang dapat menghasilkan output yang sama.
Laser serat Q-switched pulsa nanodetik dapat memberikan rentang daya keluaran rata-rata dari 10W hingga 2kW. Dalam kisaran 1ns-1000ns, durasi pulsa dapat diperbaiki atau disesuaikan (pengguna dapat memilih untuk pra-program). Energi pulsa laser tipikal berada dalam 10W-300W, yang mendekati kualitas sinar mode tunggal yang digunakan untuk pemrosesan mikro, hingga sekitar 1mJ. Tergantung pada modelnya, laser ini dapat dimodulasi dari kilohertz ke megahertz. Laser pulsa dengan daya rata-rata yang lebih tinggi digunakan untuk perawatan permukaan berkecepatan tinggi, dan energi pulsa dapat mencapai 100mJ, yang dapat mewujudkan area pemrosesan yang lebih besar.
Laser serat picosecond dan femtosecond ultracepat memiliki durasi pulsa mulai dari 200fs hingga beberapa picoseconds, dengan daya rata-rata 10W-200W, dan dapat digunakan dalam berbagai aplikasi mikroprosesor, termasuk logam dan non-logam.
Inti laser aktif dari laser serat dapat didoping dengan satu atau lebih atom aktif untuk menghasilkan keluaran standar dalam beberapa rentang spektral.
Rentang panjang gelombang
Doping satu atau lebih atom aktif dalam inti laser aktif dari laser serat dapat menghasilkan output standar dalam beberapa rentang spektral. Misalnya, doping dengan atom iterbium (Yb) dapat menghasilkan keluaran antara 1030nm dan 1080nm; doping dengan atom erbium (Er) dapat menghasilkan panjang gelombang antara 1500nm dan 1570nm; doping dengan atom thulium (Tm) dapat menghasilkan cahaya 1900nm-2050nm. Dua atau tiga kali lipat frekuensi garis dasar ini, dan itu adalah laser yang dapat memancarkan sinar hijau (515nm-550nm) dan sinar ultraviolet (-355nm).
Rentang perpindahan Raman yang dapat dijangkau dari gelombang dasar ytterbium erbium diperluas menjadi 1,15µm-1.8 µm. Penggandaan panjang gelombang lebih lanjut memungkinkan laser serat bekerja dalam rentang cahaya tampak 515nm-635nm. Selain itu, laser solid-state hibrid yang dipompa oleh laser serat gelombang kontinu yang didoping dengan thulium atau erbium dapat memberikan keluaran inframerah-tengah dalam kisaran 1,9 m hingga> 5 m.
