20
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012
конных лазеров является их многоканальность и, соответственно,
многопучковость излучения. В связи с этим такие лазеры должны
рассматриваться как отдельный тип волоконных лазеров со своими
преимуществами по мощности и недостатками по качеству излуче-
ния, если оно описывается более общими характеристиками, чем па-
раметр
ВРР
.
Здесь возникает большая аналогия с волноводными СО
2
-
лазерами. Однолучевые (одноканальные) волноводные СО
2
-
лазеры
мощностью не более 1,0…1,5 кВт имеют высокое качество излучения
(
М
2
≈
1)
и успешно применяются в разнообразных лазерных техно-
логиях (в том числе в хирургии). В то же время многоканальные тех-
нологические лазеры (МТЛ), обеспечивая высокую мощность излу-
чения (порядка десятка киловатт) и обладая технической простотой
конструкции, пока мало используются в лазерных технологиях (тер-
мическая обработка, наплавка, легирование и др.) в виду относитель-
но небольшой глубины фокусировки суммарного пучка лазерного
излучения.
Мощные волоконные лазеры состоят из набора параллельных од-
номодовых активных волноводов (сердцевин), расположенных внутри
одного многомодового волновода для излучения накачки (см. рис. 5).
Число сердцевин пропорционально мощности, например, при мощности
3
кВт число сердцевин может составлять 7 шт. Обычно в каждом одно-
модовом активном волноводе с диаметром около 10 мкм происходит
независимая генерация излучения, поэтому пучки лазерного излучения
не фазированы между собой. Общее излучение будет результатом неко-
герентного сложения генерируемых пучков. Для их пространственного
перемешивания используется многомодовый волновод, называемый
транспортным, который имеет диаметр, близкий, к диаметру волновода
для накачки (
т
100
d
≈
мкм). На выходе транспортного волновода угол
расходимости суммарного пучка определяется дифракционным углом
расходимости каждого отдельного пучка на его выходе:
т
в
/ ,
d
θ
λ
≈
где
в
d
—
диаметр активного волновода. Следовательно, угол расходимо-
сти суммарного пучка превышает дифракционный предел в
т в
/
d d
раз,
т. е. почти на порядок. Для повышения направленности выходного пуч-
ка используется коллимирующая линза, после которой угол его расхо-
димости уменьшается до
т
к
.
d
F
θ
≈
(10)
При этом фокусное расстояние коллимирующей линзы удовлетворя-
ет соотношению
к
в
,
F D
d
=
λ
(11)
где
D —
диаметр пучка излучения на линзе.