Wprowadzenie

Laser światłowodowy to laser na ciele stałym, który wykorzystuje monolityczną konstrukcję zapewniającą wysoką wydajność, jednomodowe wyjście i wysoką jakość wiązki. Światło lasera światłowodowego jest tworzone przez szereg diod, w których światło jest kierowane i wzmacniane przez kabel światłowodowy w sposób podobny do używanego do przesyłania danych. Laser prowadzony jest w rdzeniu światłowodu, a ponieważ długość jego oddziaływania jest tak duża, doświadcza bardzo dużego wzmocnienia. Kiedy wzmocnione światło opuszcza światłowód, jest prostowane (kolimowane), a następnie ogniskowane przez soczewkę na materiale, który ma zostać przecięty. Wykorzystanie wycinarek laserowych światłowodowych (np. Trumpf, Bystronic, głowice Precitec) w przemyśle obróbki metali do zastosowań związanych z cięciem staje się coraz bardziej popularne ze względu na zalety w porównaniu z innymi technologiami laserowymi. Lasery światłowodowe doskonale radzą sobie z cięciem metali cieńszych niż 3 mm. Czasy obróbki cienkich metali są szybsze niż lasery CO2 przy porównywalnej jakości krawędzi.

Wyjściowy zespół optyczny systemu dostarczania wiązki światłowodowej składa się zwykle z soczewki kolimacyjnej, soczewki skupiającej i szkiełka ochronnego. Soczewki optyczne znajdujące się w głowicy do cięcia laserem światłowodowym są wykonane ze stopionej krzemionki i są specjalnie powlekane, aby zminimalizować absorpcję i zmaksymalizować przepuszczalność wiązki laserowej o długości fali 1064 nm na blachę.

Soczewka kolimacyjna

Soczewka kolimacyjna przechwytuje silnie rozbieżny sygnał wyjściowy ze światłowodu i tworzy równoległą (skolimowaną) wiązkę o zmniejszonej rozbieżności, umożliwiając uzyskanie umiarkowanych odległości propagacji.

Często zachodzi konieczność przekształcenia światła wychodzącego ze światłowodu w wiązkę kolimowaną w wolnej przestrzeni. W zasadzie do tego celu wystarczy zwykła soczewka kolimacyjna (patrz grafika poniżej). Jednak koniec włókna musi być mocno zamocowany w odległości od soczewki, która jest w przybliżeniu równa ogniskowej. W praktyce często wygodnie jest to robić za pomocą kolimatora światłowodowego. Istnieją dwa różne podstawowe typy takich urządzeń, różniące się sposobem montażu włókna światłowodu:

• Niektóre mogą być bezpośrednio przymocowane do gołych włókien. Jest to najtańsze i najbardziej kompaktowe rozwiązanie, ale taki kolimator światłowodowy jest mniej lub bardziej na stałe przymocowany do światłowodu.
• Inne kolimatory światłowodowe posiadają interfejs mechaniczny ze złączem światłowodowym, np. typu FC lub SMA; nie są przeznaczone do użytku z gołymi włóknami. Taki kolimator można łatwo podłączyć i zdjąć ze złączonego światłowodu.

Ten sam rodzaj urządzenia może być również używany do wypuszczania światła ze skolimowanej wiązki na światłowód lub do sprzężenia między włóknami: światło z pierwszego włókna jest kolimowane za pomocą kolimatora światłowodowego, a następnie ogniskowane w drugim włóknie przez inny kolimator. Zasadniczo złącza światłowodowe mogą być postrzegane jako naturalny interfejs między światłowodami a optyką wolnej przestrzeni.

Soczewka skupiająca

Podobnie jak w przypadku innych systemów laserowych do obróbki metali, główną rolą soczewki skupiającej jest skoncentrowanie energii wyjściowej wiązki laserowej w punkcie znajdującym się w określonej odległości (ogniskowej) – w zależności od zastosowania. Ogniskowa – określona przez promień krzywizny soczewki – jest najważniejszą cechą soczewki skupiającej.

Pierwsza soczewka (soczewka kolimująca – L1) pobiera szybko rozbiegającą się wiązkę z wylotu światłowodu i prostuje ją, czyli kolimuje. Soczewka ta powinna być umieszczona w odległości dokładnie równej jej ogniskowej od strony wyjścia światłowodu. W przeciwnym razie wiązka nie zostanie skolimowana, a konwencja obrazowania opisana powyżej jest nieważna. Druga soczewka (soczewka skupiająca – L2) działa jako obiektyw i skupia wiązkę, tworząc obraz czoła włókna.

Szkiełka ochronne

Zanieczyszczenie soczewki skupiającej jest jedną z głównych przyczyn słabej wydajności lasera i potencjalnych przestojów w jego pracy. Żaden system dysz nie jest doskonały i niektóre zanieczyszczenia, opary lub odpryski mogą czasami dotrzeć do soczewki.

Taka sytuacja ma miejsce w przypadku wielu systemów laserowych dużej mocy, w tym wycinarek laserowych światłowodowych (np. Trumpf, Bystronic, głowice Precitec). Soczewki kolimacyjne, a także soczewki skupiające obecne w głowicach do cięcia laserem światłowodowym są bardzo wrażliwe na wszelkiego rodzaju zanieczyszczenia. Z tego powodu większość systemów laserów światłowodowych wykorzystuje szkiełka ochronne chroniące soczewkę skupiającą przed zanieczyszczeniem. Szkiełko ochronne jest umieszczone przed soczewką skupiającą i służy jako bariera między soczewką a blachą. Szkiełka ochronne są najczęściej zużywanym elementem optycznym w światłowodowych systemach laserowych.

Tak zwane szkiełka ochronne to ostatni element optyczny, który należy zastosować przed obszarem roboczym – chronią wysokiej jakości optykę laserową przed rozpryskami materiału.

W większości przypadków szkiełka ochronne są dostępne w różnych wariantach wymiarowych, przy zapewnieniu najwyższych wymagań dotyczących wyglądu powierzchni i jej jakości. Szkiełka są również pokryte powłoką antyrefleksyjną dla wiązki laserowej.

Zapraszamy do kontaktu!

Firma GJG SYSTEM oferuje części do wycinarek laserowych CO2 i Fiber takich producentów jak: TRUMPF, BYSTRONIC, PRECITEC, ADIGE BLM, AMADA, MAZAK, KIMLA, ECKERT, LVD, MITSUBISHI, PRIMA POWER, SALVAGNINI i innych. Zapraszamy do zapoznania się z naszą ofertą szkiełek ochronnych oraz dysz miedzianych i porcelanek.

Można skontaktować się z nami drogą telefoniczną lub mailową:

+48 71 346 44 33 | +48 71 346 44 38 | biuro@gjg-system.pl