در دنیای پرشتاب فناوری، لیزرها جایگاه ویژه ای پیدا کرده اند و کاربردهای آنها در صنایع مختلف روز به روز گسترده تر می شود. در میان انواع مختلف لیزر، دستگاه لیزر فایبر به دلیل مزایای منحصر به فرد خود، انقلابی در این حوزه ایجاد کرده است.
آنچه در این مقاله می‌خوانید
لیرز فایبر چیست؟
لیزر فایبر Fiber نوعی لیزر با منشا جامد است که از فیبرهای نوری به عنوان محیط بهره می‌برد.در لیزرهای جامد، بر خلاف لیزرهای گازی که از گاز برای تولید نور لیزر استفاده می کنند، اتم های فعال در داخل یک ساختار بلوری یا غیربلوری جامد قرار دارند. این اتم ها با دریافت انرژی (مانند نور یا جریان الکتریکی) به حالت برانگیخته در می آیند و سپس فوتون هایی با طول موج و فرکانس مشخص ساطع می کنند.
این الیاف معمولاً از شیشه سیلیکا ساخته شده و با یون‌های خاکی کمیاب مانند اربیوم، ایتربیم، نئودیمیم و … آغشته شده اند.
در لیزر فایبر، برخلاف لیزرهای سنتی که از میله‌های کریستالی یا گاز برای تولید نور لیزر استفاده می‌کنند، نور لیزر در طول این فیبر نوری تقویت و منتشر می‌شود.
مراحل عملکرد لیزر فایبر
1. پمپ کردن:
- اولین مرحله در عملکرد لیزر فایبر، فرآیندی به نام “پمپ کردن” است. در این مرحله، از یک منبع نوری خارجی (معمولاً لیزر دیود) برای برانگیختن یون‌های خاکی کمیاب که در هسته فیبر نوری به دام افتاده‌اند، استفاده می‌شود. این یون‌های خاکی کمیاب، عناصری با ساختار اتمی منحصربه‌فرد هستند که می‌توانند نور را در طول موج‌های خاص جذب و ساطع کنند.
2. برانگیختگی:
- هنگامی که یون‌های خاکی کمیاب توسط نور پمپ برانگیخته می‌شوند، به حالت ناپایدار با انرژی بالاتر منتقل می‌شوند. در این حالت ناپایدار، یون‌ها تمایل دارند تا با از دست دادن انرژی اضافی به صورت نور، به حالت پایدار خود بازگردند.
3. انتشار فوتون:
- نوع خاصی از این فرآیند بازگشت به حالت پایدار، “انتشار فوتون” نامیده می‌شود. در این فرآیند، یون خاکی کمیاب برانگیخته، یک فوتون نور (ذره نور) با طول موج مشخص ساطع میکند. طول موج این فوتون به نوع یون خاکی کمیاب و ساختار اتمی آن بستگی دارد.
4. تقویت:
- فوتون‌های نوری که توسط یون‌های خاکی کمیاب برانگیخته ساطع می‌شوند، در طول فیبر نوری منتشر می‌شوند. در این مسیر، با یون‌های خاکی کمیاب دیگر که در حالت برانگیخته هستند، تعامل برقرار می‌کنند. این تعامل می‌تواند منجر به “تقویت” نور لیزر شود. به این معنی که احتمال ساطع شدن فوتون‌های بیشتر توسط یون‌های خاکی کمیاب دیگر افزایش می‌یابد.
5. بازتاب و انتشار:
- در انتهای فیبر نوری، از آینه‌هایی برای بازتاب نور لیزر تقویت شده و هدایت آن به سمت کاربرد مورد نظر استفاده می‌شود.
دستگاه لیزر فایبر چیست و چگونه کار میکند؟
دستگاه لیزر فایبر نوعی ماشین مدرن و پیشرفته است که از فناوری لیزرهای فایبر برای انجام طیف وسیعی از عملیات با دقت و ظرافت بالا بر روی طیف گسترده‌ای از مواد استفاده میکند. این دستگاه‌ها در مقایسه با روش‌های سنتی، مزایای قابل توجهی از جمله کارایی بالا، کیفیت عالی، دقت و ظرافت بی‌نظیر، انعطاف‌پذیری و تنوع کاربرد، قابلیت اطمینان بالا و در نهایت، سازگاری با محیط زیست را ارائه می‌دهند.
برش، حکاکی، جوشکاری، علامت‌گذاری و تمیز کردن تنها گوشه‌ای از توانایی‌های این دستگاه‌های شگفت‌انگیز است. برش فلزات، پلاستیک، سرامیک، چرم و حتی مواد غذایی با ظرافت و دقت بالا، حکاکی طرح‌ها، نوشته‌ها و علائم با ظرافت و ماندگاری مثال‌زدنی، جوشکاری فلزات نازک و ظریف با اتصالی تمیز و محکم، درج علامت‌ها و کدها با وضوح و ماندگاری بالا برای ردیابی و شناسایی قطعات، و تمیز کردن سطوح از آلودگی‌ها، زنگ زدگی و رنگ بدون آسیب رساندن به سطح زیرین، تنها بخشی از کاربردهای متنوع این دستگاه‌هاست.
علاوه بر تنوع کاربرد، دستگاه‌های لیزر فایبر مزایای دیگری نیز دارند که آنها را به گزینه‌ای ایده‌آل برای صنایع مختلف تبدیل میکند. کارایی بالا و مصرف کم انرژی، کیفیت پرتو لیزر بی‌نظیر، دقت و ظرافت مثال‌زدنی، انعطاف‌پذیری در کاربرد برای طیف وسیعی از مواد و در نهایت، سازگاری با محیط زیست از جمله این مزایا هستند.
با به‌کارگیری دستگاه‌های لیزر فایبر، می‌توان به نتایجی با کیفیت بالا، ضایعات کمتر و فرآیندی کارآمدتر دست یافت. این دستگاه‌ها در صنایع مختلف از جمله خودروسازی، هوافضا، الکترونیک، پزشکی، نساجی، بسته‌بندی، و صنایع غذایی نقشی کلیدی ایفا می‌کنند و به ارتقای کیفیت و ظرافت محصولات نهایی کمک می‌کنند.
آینده دستگاه لیزر فایبر
با وجود ظهور و پیشرفت مداوم لیزرهای فیبر، برخی از تولیدکنندگان سنتی همچنان برش با لیزر CO2 را ترجیح می‌دهند. این لیزرها همچنان برای برش مواد ضخیم‌تر و برش غیرفلزات کاربردی هستند. همچنین، مدل‌های رومیزی کوچک CO2 اکنون برای استفاده علاقه‌مندان به حکاکی صنایع دستی چوبی در دسترس هستند، بنابراین به احتمال زیاد لیزرهای CO2 برای دهه‌های آینده در دسترس خواهند بود.
با این حال، لیزرهای فیبر همچنان سهم بیشتری از بازار را به خود اختصاص می‌دهند و هر سال شاهد پیشرفت‌های تکنولوژیکی جدیدی در آنها هستیم. تولیدکنندگان حرفه‌ای باید قبل از تصمیم‌گیری برای خرید هر دستگاه برش لیزری، تا حد امکان در مورد مزایای لیزرهای فیبر نوری اطلاعات کسب کنند. حتی اگر آنها مسیر CO2 را انتخاب کنند، توصیه می‌شود از پیشرفت‌های تکنولوژی لیزرهای فیبر عقب نمانند. لیزرهای فیبر به طور قطع آینده این صنعت هستند و ظرف چند سال آینده بر آن سلطه خواهند یافت.