Lasers CO2
Les lasers CO2 font passer un courant électrique à travers un tube rempli d'un mélange gazeux, produisant un faisceau de lumière. Il y a un miroir à chaque extrémité du tube. Un miroir réfléchit complètement, tandis que l’autre réfléchit partiellement, laissant passer une partie de la lumière. Le mélange gazeux est généralement constitué de dioxyde de carbone, d’azote, d’hydrogène et d’hélium. Les lasers CO2 produisent une lumière invisible, dans la gamme infrarouge lointain du spectre.
Les lasers CO2 les plus puissants destinés aux machines industrielles peuvent atteindre plusieurs kilowatts, mais ces lasers sont définitivement l'exception. Les lasers CO2 de traitement typiques ont une puissance de 25 à 100 watts et une longueur d'onde de 10,6 microns.
Ce type de laser est le plus couramment utilisé pour traiter le bois ou le papier (et ses dérivés), le polyméthacrylate de méthyle et d'autres plastiques acryliques. Il convient également au traitement du cuir, du tissu, du papier peint et de produits similaires. Il a également été appliqué à la transformation d’aliments tels que le fromage, les châtaignes et diverses plantes.
Les lasers CO2 sont généralement mieux adaptés aux matériaux non métalliques, bien qu'ils puissent traiter certains métaux. Il peut généralement couper de l’aluminium fin et d’autres métaux non ferreux. On peut augmenter la puissance d'un faisceau de CO2 en augmentant la teneur en oxygène, mais cela peut être dangereux pour une personne inexpérimentée ou une machine qui n'est pas adaptée à de telles améliorations.
Lasers à fibre
Ce type de machine appartient au groupe des lasers à solide et utilise un laser à germes. Ils amplifient le faisceau à l’aide de fibres optiques en verre spécialement conçues qui tirent leur énergie d’une diode de pompe. Leur longueur d'onde générale est de 1,064 microns, ce qui produit un diamètre focal extrêmement petit. Ils sont également généralement les plus chers des différents équipements de découpe laser.
Les lasers à fibre ne nécessitent généralement aucun entretien et ont une durée de vie d'au moins 25 000 heures laser. Par conséquent, les lasers à fibre ont une durée de vie beaucoup plus longue que les deux autres lasers et peuvent produire un faisceau puissant et stable. Ils peuvent atteindre des intensités 100 fois supérieures aux lasers CO2 à même puissance moyenne. Les lasers à fibre peuvent être des faisceaux continus, des faisceaux quasi-continus ou offrir des réglages pulsés, offrant différentes capacités. Un sous-type de systèmes laser à fibre est le MOPA, où la durée de l'impulsion est réglable. Cela fait des lasers MOPA l’un des lasers les plus flexibles et peut être utilisé dans une grande variété d’applications.
Les lasers à fibre sont les mieux adaptés au marquage des métaux par recuit, gravure sur métal et marquage thermoplastique. Ils fonctionnent bien avec les métaux, les alliages et les non-métaux, même le verre, le bois et les plastiques. Les machines de découpe laser fibre sont extrêmement polyvalentes et peuvent traiter un grand nombre de matériaux différents, en fonction de la puissance. Lors du traitement de matériaux fins, les lasers à fibre constituent la solution idéale. Toutefois, pour les matériaux de plus de 20 mm, la situation est moins idéale, mais une machine laser à fibre plus coûteuse, d'une puissance supérieure à 6 kW, suffira également.
Lasers Nd:YAG/Nd:YVO
Les processus de découpe laser de cristaux peuvent utiliser du nd:YAG (grenat d'yttrium et d'aluminium dopé au néodyme), mais utilisent plus couramment des cristaux de nd:YVO (vanadate d'yttrium dopé au néodyme, YVO4). Ces appareils ont des pouvoirs de coupe extrêmement élevés. L'inconvénient de ces machines est qu'elles peuvent être coûteuses, non seulement en raison de leur prix initial, mais aussi parce que leur espérance de vie est de 8,000 à 15,000 heures (Nd:YVO4 est généralement inférieur ), et les diodes de pompe peuvent être très coûteuses.
Ces lasers ont une longueur d'onde de 1,064 microns et sont utilisés dans diverses applications allant du médical et dentaire au militaire et à la fabrication. En comparant les deux lasers, le Nd:YVO présente une absorption et un gain de pompe plus élevés, une bande passante plus large, une plage de longueurs d'onde de pompe plus large, une durée de vie de niveau supérieur plus courte, un indice de réfraction plus élevé et une conductivité thermique plus faible. En fonctionnement continu, le Nd:YVO présente des niveaux de performances globales similaires à ceux du Nd:YAG à des puissances moyennes à élevées. Cependant, le Nd:YVO ne permet pas aux énergies d'impulsion d'être aussi élevées que le Nd:YAG, et le laser a une durée de vie plus courte.
Ils peuvent être utilisés aussi bien sur les métaux (revêtus ou non) que sur les non-métaux, y compris les plastiques. Dans certains cas, elle peut même traiter certaines céramiques. Les cristaux Nd:YVO4 ont été utilisés en combinaison avec des cristaux à coefficient NLO élevé (LBO, BBO ou KTP) pour déplacer la sortie du proche infrarouge vers le vert, le bleu et même l'ultraviolet, lui conférant ainsi une multitude de fonctionnalités différentes.
En raison de leur taille similaire, les ions yttrium, gadolinium ou lutétium peuvent être remplacés par des ions de terres rares actifs au laser sans affecter grandement la structure de réseau requise pour produire le faisceau. Cela permet de maintenir la conductivité thermique élevée du matériau dopé.