ليزر الألياف هو نوع من الليزر يستخدم الألياف الضوئية كوسيط ليزر. تتميز هذه الليزرات بأنها عالية الكفاءة وموثوقة ومتعددة الاستخدامات ، مما يجعلها شائعة في مجموعة واسعة من التطبيقات من الاتصالات السلكية واللاسلكية إلى القطع بالليزر.

في هذه المقالة ، سوف نستكشف كيفية عمل الليزرات الليفية ومزاياها وتطبيقاتها.

ما هي ألياف الليزر؟

تستخدم ليزر الألياف ، كما يوحي الاسم ، الألياف الضوئية كوسيط كسب لإنتاج ضوء الليزر. الألياف الضوئية مصنوعة من الزجاج أو البلاستيك وهي مصممة لنقل الضوء لمسافات طويلة. في ليزر الألياف ، تعمل الألياف كوسيط كسب ومرنان. هذا يعني أنه يتم تضخيم ضوء الليزر وعكسه ذهابًا وإيابًا داخل الألياف لإنشاء شعاع ضيق من الضوء عالي الكثافة.

كيف تعمل ألياف الليزر؟

تعمل ليزرات الألياف عن طريق إنشاء انعكاس سكاني ، وهي حالة يكون فيها عدد الذرات الأكثر إثارة في وسط الكسب أكثر مما هو عليه في الحالة الأساسية. لتحقيق الانعكاس السكاني ، يحتوي ليزر الألياف على مصدر مضخة يوفر الطاقة للذرات في وسيط الكسب. تثير هذه الطاقة الذرات إلى مستوى طاقة أعلى ، مما يؤدي إلى انعكاس السكان.

بمجرد تحقيق انعكاس السكان ، يعمل ليزر الألياف على النحو التالي:

1. يبدأ شعاع الليزر عند إدخال كمية صغيرة من الضوء ، تسمى البذرة ، في الألياف.

2. تحفز البذرة الذرات الموجودة في الألياف لإصدار فوتونات لها نفس الطول الموجي واتجاه البذرة. هذه العملية تسمى الانبعاث المحفز.

3. تنتقل الفوتونات المنبعثة ذهابًا وإيابًا داخل الألياف ، مما يؤدي إلى تحفيز المزيد من الذرات لإصدار المزيد من الفوتونات من خلال الانبعاث المستحث.

4. تخرج الفوتونات في النهاية من الألياف كشعاع عالي الكثافة من ضوء الليزر.

مزايا ألياف الليزر

توجد مزايا عديدة لليزر الليفي تجعله خيارًا شائعًا لمجموعة واسعة من التطبيقات:

1. الكفاءة: تتميز الليزرات الليفية بكفاءة عالية ، حيث تستطيع بعض أنواع الليزر تحويل ما يصل إلى 70٪ من الطاقة الداخلة إلى ضوء ليزر.

2. الموثوقية: تعتبر ألياف الليزر موثوقة وتتطلب الحد الأدنى من الصيانة ، مما يجعلها مثالية للتطبيقات الصناعية والتجارية.

3. تعدد الاستخدامات: يمكن أن تعمل ليزر الألياف في نطاق واسع من الأطوال الموجية ، مما يجعلها مناسبة للقطع واللحام ونقش مجموعة متنوعة من المواد.

4. الانضغاط: تتميز الليزرات الليفية بأنها صغيرة وخفيفة الوزن ، مما يسهل دمجها في عمليات الإنتاج الحالية.

5. فعالة من حيث التكلفة: الليزرات الليفية فعالة من حيث التكلفة ، مع تكاليف تشغيل أقل وعمر أطول من الليزرات التقليدية.

تطبيقات الليزر الليفي

تُستخدم ليزر الألياف في مجموعة واسعة من التطبيقات ، بما في ذلك:

1. القطع: تُستخدم ليزر الألياف في القطع الدقيق للمعادن والبلاستيك والمواد الأخرى في صناعات مثل صناعة السيارات والفضاء والإلكترونيات.

2. اللحام: تستخدم ليزر الألياف في اللحام الدقيق للمعادن ، كما هو الحال في صناعات السيارات والفضاء.

3. الوسم: يمكن لليزر الليفي تعليم مجموعة واسعة من المواد ، بما في ذلك المعادن والبلاستيك والسيراميك ، مما يجعلها مثالية لوضع العلامات على المنتجات وتحديدها.

4. الطبّ: تُستخدم ليزر الألياف في التطبيقات الطبية مثل إزالة الوشم وتجديد شباب الجلد.

5. الاتصالات السلكية واللاسلكية: تستخدم ألياف الليزر في اتصالات الألياف الضوئية لنقل البيانات عبر مسافات طويلة.

خاتمة

تتميز الليزرات الليفية بالكفاءة العالية والموثوقية والمتعددة الاستخدامات ، مما يجعلها خيارًا شائعًا في مجموعة واسعة من التطبيقات. باستخدام الألياف الضوئية كوسيط ربح ، يمكن لليزر الليفي أن يولد ضوء ليزر عالي الكثافة بأقل قدر من الصيانة وتكاليف تشغيل أقل من الليزر التقليدي. إن حجمها الصغير وقدرتها على العمل في نطاق واسع من الأطوال الموجية تجعل ليزر الألياف مثاليًا للقطع واللحام والنقش والتطبيقات الصناعية والتجارية الأخرى.