Lasers à fibre nanoseconde

La longueur d’onde doit être choisie en fonction de l’absorption du matériau cible, de la réponse du détecteur et de la compatibilité de l’ensemble du trajet optique. La gamme couvre 266, 343 et 355 nm dans l’UV ; 515, 532 et 540 nm dans le vert ; ainsi que 1030, 1064, 1080 et 1550 nm dans le proche infrarouge. Les longueurs d’onde UV conviennent au traitement de détails fins lorsque des longueurs d’onde plus courtes et des spots focalisés potentiellement plus petits sont utiles, tandis que les modèles de 1030 à 1080 nm se prêtent à de nombreuses configurations de traitement, d’imagerie et de LiDAR. Les modèles à 1550 nm sont destinés à des applications telles que la télémétrie, la détection par fibre et l’instrumentation optique. La longueur d’onde doit être définie avant de finaliser la puissance, les revêtements, les scanners, les détecteurs et les composants de sécurité laser.

Les modèles FL-Nano constituent le choix principal lorsque la puissance de sortie moyenne et la souplesse de réglage temporel à l’échelle nanoseconde sont les critères de sélection prioritaires. Ils couvrent des impulsions de 0,5 à 250 ns, des taux de répétition atteignant généralement 1 MHz et des puissances moyennes jusqu’à 30 W. Les modèles FL-S sont caractérisés par une puissance crête spécifiée, proposent des impulsions réglables de 5 à 100 ns et étendent la plage de répétition de 1 Hz à 10 MHz. Les modèles FL-AO sont spécifiés par l’énergie par impulsion, avec des options de 10 à 100 nJ à 532 nm et nominalement de 1 à 20 µJ à 1064 et 1550 nm. Le choix de la série dépend donc de savoir si la conception est principalement pilotée par la puissance moyenne, la plage temporelle ou l’énergie par impulsion.

Ils peuvent convenir aux procédés nécessitant une diffusion thermique réduite, mais la durée d’impulsion à elle seule ne détermine pas le résultat thermique. La gamme propose des largeurs d’impulsion de 0,5 à 250 ns, tandis que la puissance moyenne disponible s’étend du milliwatt à 30 W. À puissance moyenne constante, une réduction du taux de répétition augmente l’énergie délivrée par chaque impulsion, tandis qu’une impulsion plus courte augmente la puissance crête approximative pour une même énergie d’impulsion. Il faut donc considérer ensemble l’absorption du matériau, le spot focal, la vitesse de balayage, le recouvrement et l’évacuation de la chaleur. Des essais de procédé doivent être réalisés sur des matériaux représentatifs avant de définir une fenêtre de production ou de revendiquer un comportement de traitement à froid.

De nombreux modèles 1030, 1064, 1080 et 1550 nm sont proposés avec un connecteur FC/APC ou une sortie collimatée en option. Un faisceau collimaté nominal de 4 ±1 mm est spécifié pour plusieurs modèles, tandis que la configuration FL-1064-Nano de plus forte puissance utilise une sortie de 6 ±1 mm. Les longueurs de fibre typiques sont de 0,6, 1 ou 4 m selon la version choisie, avec gaines en PVC et gaines métalliques en option pour certaines configurations. Les modèles harmoniques UV et verts utilisent des dispositifs de conversion intégrés et doivent être considérés comme des ensembles optiques complets. La planification de l’intégration doit également prendre en compte le rayon de courbure, la propreté des connecteurs, les réflexions de retour, l’alignement du faisceau et la protection mécanique du chemin de transmission.

Les exigences thermiques et électriques varient fortement selon les modèles ; elles doivent donc être définies au niveau de la configuration plutôt que pour la gamme dans son ensemble. La température de fonctionnement spécifiée est généralement comprise entre 15 et 35 °C, avec un refroidissement par air pour de nombreux modèles Nano et AO, et un refroidissement par conduction pour la série S compacte. Le refroidissement par eau est indiqué comme option de gamme, sans précision sur les modèles concernés. Les versions électriques comprennent 12 VDC/11.5 A, 24 VDC/21 A et 110/220 VAC, avec des alimentations optionnelles 100–240 VAC sur certains modèles. Les variantes OEM, laboratoire et industrielles peuvent utiliser une commande RS-232, par écran tactile ou par bouton de réglage ; le boîtier et l’interface doivent donc être choisis en même temps que la spécification optique.

La stabilité dépend de la longueur d’onde, de la classe de sortie et de l’option sélectionnée. Les modèles Nano spécifient généralement des options de stabilité de puissance RMS comprises entre <2 % et <5 %, souvent mesurées sur quatre heures avec une variation ambiante de ±3 °C. Les options de la série S descendent jusqu’à <1 % RMS, tandis que les modèles AO annoncent des options de stabilité énergétique de <2 % ou <3 % RMS. Le temps de préchauffage est généralement inférieur à 15 minutes pour les configurations Nano et AO, et inférieur à cinq minutes pour la série S. Ces valeurs décrivent la source laser plutôt que le système optique complet ; les dérives supplémentaires dues aux montages, aux étages de conversion, aux scanners et à la température ambiante doivent donc être intégrées au budget d’erreur du système.

Des configurations fixes et réglables sont toutes deux disponibles, et le comportement exact dépend du modèle. Plusieurs modèles Nano UV et verts peuvent être commandés avec une largeur d’impulsion fixe comprise entre 0,5 et 50 ns, tandis que des plages réglables de 0,5 à 5 ns ou de 5 à 50 ns sont également proposées. Leur taux de répétition peut de la même manière être fourni sous forme de valeur fixe entre 0,1 et 1 MHz ou sous forme de plage réglable. Les modèles Nano 1030 et 1080 nm couvrent des largeurs d’impulsion réglables jusqu’à 250 ns, tandis que certaines versions 532 et 1064 nm de plus forte puissance utilisent des largeurs définies de 4, 8, 14, 20 ou 30 ns. Les points fixes requis et les plages de réglage doivent être consignés dans la spécification d’achat.

Le suffixe exact du modèle, la longueur d’onde, la classe de sortie, la largeur d’impulsion, le taux de répétition, la polarisation, la délivrance du faisceau, la méthode de refroidissement et l’interface de commande doivent tous être confirmés. Le taux de répétition du FL-1064-AO est indiqué de manière incohérente comme 1–1000 Hz et 1–1000 kHz ; l’unité correcte et la plage de réglage doivent donc faire l’objet d’une confirmation écrite. Les configurations AO 1064 et 1550 nm associent également une désignation de plage nominale de 1–20 µJ à des entrées de configuration de >2 et >20 µJ, ce qui rend importante la documentation de la classe d’énergie par impulsion requise. Pour les modèles harmoniques UV et verts, vérifiez si la largeur d’impulsion et le taux de répétition seront fixés à la commande ou réglables par l’utilisateur. Les critères d’acceptation finaux doivent également couvrir la tension d’alimentation, les interverrouillages, le type de connecteur, la longueur de fibre et les paramètres du faisceau de sortie.