Laser à fibre de silice dopée à l’ytterbium avec un coeur de 50 microns avec 2kW de sortie monomode !

L’échelle de temps de l’inversion de la population des ions Yb3 + lors de l’application d’une puissance de pompe élevée se situe généralement dans la plage de 20 à 200 µsec (typiquement ~ 10% de la durée de vie de Yb3+). Cela signifie que lorsque l’on veut obtenir des impulsions plus longues que cette plage, la puissance de la pompe peut être pulsée électroniquement et le même comportement que pour un laser CW est obtenu pendant ces impulsions. Cela signifie que les architectures optiques typiques utilisées pour les lasers à fibre milliseconde ou microseconde sont les mêmes que pour les lasers à fibre CW. Seules les propriétés thermiques globales sont différentes, ce qui peut nécessiter le choix de composants différents lors de la conception de lasers à fibre à faible rapport cyclique. Donc les lasers de puissance (kW) peuvent également travailler en régime pulse.

The Ultimate Tool for Passive and Active Fibers Devices

RP Fiber Power is a powerful modeling software for designing and optimizing fiber devices – in particular, fiber amplifiers and lasers as well as other types of waveguide lasers, but also fiber couplersmulti-core fibers, helical core fibers and tapered fibers.

The software offers both efficient power propagation and full numerical beam propagation. Ultrashort pulse propagation can also be studied, for example in fiber amplifier systemsmode-locked fiber laserstelecom cables and automatically optimized pulse compressors.

https://www.rp-photonics.com/rp_fiber_power.html

https://www.youtube.com/watch?v=WcmZCujM5Vw

Découpe tôle avec un laser à fibre de 8kW

Au cours de la dernière décennie, les puissances produites par les lasers à fibre ont connu une augmentation remarquable,d’un facteur moyen de 1,7 chaque année, ce qui correspond à environ 2 ordres de grandeur au cours du passé décennie et représentant une augmentation beaucoup plus forte que celle montrée par les lasers solides concurent. Ces niveaux de puissance accrus, avec des puissances encore plus élevées attendues, conduisent à une pénétration rapide des systèmes à fibres dans des applications autrefois dominées par d’autres lasers.

Les lasers à fibre à onde continue (CW), en particulier les YDFL hôtes en silice, ont

atteint 10 kW en régime monomode . Il s’agit d’un ordre de grandeur supérieur à celui d’autres sources de fibre monomode. Les attraits et le potentiel des fibres dopées à l’Yb ont été reconnu par D. C. Hanna et ses collègues en 1990.

               Coupe d’une tôle inox de 6mm avec la laser à fibre BWT2000W.

Il existe différents types de découpe laser pour les métaux : les plus utilisés sont la découpe laser à fibre et la découpe laser au CO2 Par rapport au laser CO2, la découpe laser à fibre sur métal offre une plus grande efficacité et une plus faible consommation d’énergie pour la même puissance. Grâce à un faisceau laser plus fin, la découpe des métaux avec les lasers à fibres est également plus précise et particulièrement efficace sur les grandes épaisseurs. En outre, la longueur d’onde électromagnétique plus courte permet au laser à fibre d’être mieux absorbé par le matériau, ce qui lui permet la découpe de métaux comme cuivre et laiton et la céramique. La découpe laser CO2 s’avère être moins efficace. Aujourd’hui, certains systèmes de découpe des métaux équipés de lasers à fibre permettent de découper des tôles d’une épaisseur de 50 mm et plus.

Voici la tête de découpe que j’ai choisi pour mon laser à fibre de 2kW. Le raccordement de la fibre sortant du laser BWT2000W est un connecteur QBH et la fibre avec un coeur de 50 microns.

Le laser sort monomode au bout du connecteur, la fibre est refroidie avec de l’eau déminéralisée content 5% d’alcool isopropylique. La température est stabilisée à 30 degres Celsius par un échangeur Air/eau  de 4.5 kW

Schema de principe d’un laser de 1300 W de sortie.

Voici 2 lasers à diodes pour le pompage de lasers à fibre de 6kW et 2kW de sortie monomode sur une fibre de 50  microns

Voici les dernières diodes laser de pompe fibrée ultra compact que fabrique la société BWT.  1kW de sortie sur une fibre de 100 microns. Le poids de la diode est de 417 grammes   (2.3W/gr ).