Desde o início da década de 1990, os lasers de fibra se estabeleceram nos mercados de telecomunicações e de procedimentos médicos, bem como em uma variedade de aplicações avançadas e científicas. A ampla faixa de comprimento de onda, larguras de linha estreitas, emissões polarizadas ou não polarizadas, durações de pulso curtas, operação monomodo, insensibilidade às condições ambientais e tamanho compacto dos lasers de fibra fazem deles uma solução favorável para as comunidades científicas e governamentais, onde os lasers muitas vezes ajudam para resolver desafios que outras tecnologias laser não conseguem.

Durante a década de 2000, os lasers de fibra industriais foram cada vez mais utilizados para processar materiais em aplicações automotivas, aeroespaciais, indústria pesada e transporte, dispositivos de consumo, eletrônicos, dispositivos médicos, petróleo e gás, energia nuclear, energia fotovoltaica, fabricação de semicondutores e outras indústrias.

Embora o processamento de materiais de metais tenha sido responsável pela maior parte da adoção inicial, outras aplicações emergentes incluem revestimento e impressão 3D, tratamento térmico, limpeza e modificação de superfícies e uma variedade de técnicas de microprocessamento que abrangem polímeros, cerâmicas e outros materiais não metálicos.

Em todas essas indústrias e aplicações, os lasers de fibra industriais surgiram como referência em desempenho. Suas potências de saída comparativamente mais altas e qualidade de feixe uniformemente excelente ajudam a garantir velocidades de processamento rápidas, enquanto sua resistência à vibração e contaminação, embalagem compacta e robusta, consumo eficiente de energia e confiabilidade contribuem para um rápido retorno do investimento.

Os lasers de fibra industriais possuem dois estágios, caracterizados por combinadores de potência e conversores de brilho (Figura 1).

Um laser de fibra industrial, como esta configuração de laser de fibra monomodo usando um diodo emissor único, possui dois estágios, um combinador de potência (estágio 1) e um conversor de brilho (estágio 2).

O combinador de energia de primeiro estágio consiste em uma coleção de múltiplos pacotes bombeados por diodo laser projetados para combinar eficientemente sua luz multimodo em uma fibra de entrega passiva. O uso de um número redundante de pacotes de diodos emissores únicos garante alta confiabilidade do laser. A cavidade óptica do laser é definida por dois espelhos de rede de Bragg de fibra no núcleo central monomodo, uma fibra revestida de alta pureza dopada com vários elementos de terras raras.

A cavidade converte a luz do diodo de baixa qualidade em luz laser monomodo. Um dos FBGs atua como refletor total, enquanto o outro atua como refletor parcial ou acoplador de saída. O revestimento multimodo não está dopado. É usado apenas para espalhar a luz da bomba de diodo. A construção em estado sólido dos lasers de fibra os torna menos suscetíveis a fatores ambientais, como poeira, umidade e perturbações do ar no espaço livre.

A abordagem de bombeamento em massa tem eficiências elétricas superiores a 50% e produz uma saída monomodo de aproximadamente 2 a 3 kW de energia de ondas contínuas a partir de um único módulo. As saídas de módulos individuais podem ser usadas diretamente ou combinadas para fornecer saída de alto brilho superior a 100 kW, o que permite que os lasers de fibra atendam a uma variedade de aplicações industriais (Figura 2).

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