Создавая новую реальность

Революция волоконной оптики: от связи до лазеров

Доминирующая технология XXI века

В системах связи оптоволоконная связь стала доминирующей технологией для передачи мощных информационных потоков с использованием спектрального уплотнения каналов и волоконных усилителей в передающих и приемных узлах.

Но волоконная оптика вышла далеко за рамки телекоммуникаций. В медицине волоконные лазеры с излучением в спектральном диапазоне от 1,5 до 2 мкм позволили разработать как совершенно новые методики, так и установки для их практического применения.

За появлением мощных и сверхмощных волоконных лазеров началось широкое внедрение лазерной сварки и термообработки в таких ключевых отраслях промышленности, как автомобилестроение и судостроение.

А уникальные одномодовые волоконные лазеры киловаттного диапазона дали начало разработке и внедрению ряда уникальных технологий обработки материалов, таких как дистанционная скоростная резка и лазерное прототипирование на основе спекания порошков.

IPG Photonics: мировой лидер из России

Российские корни, мировое лидерство

Решающий вклад в развитие нового направления лазерной отрасли — волоконных лазеров и усилителей — внесла международная научно-техническая группа российского происхождения IPG Photonics Corporation.

Группа является единственным в мире производителем промышленных волоконных лазеров мультикиловаттного диапазона (до 50 кВт) для резки, сварки и термообработки.

Объем выпуска таких лазеров стремительно растет, вытесняя из промышленности лазеры других типов. И это неудивительно — эффективность, надежность и экономичность волоконных лазеров не оставляют конкурентам шансов.

ИРЭ-Полюс: российское производство

В России производство и поставки волоконных лазеров, волоконных усилителей и систем на их основе осуществляет НТО «ИРЭ-Полюс».

Работая одновременно на столь разных направлениях, как телекоммуникации и промышленные лазеры, компания добилась лидирующего положения в обеих сферах.

Основные комплексы для телекоммуникаций, выпускаемые НТО «ИРЭ-Полюс», — это системы «ПУСК» и «ТАРОС», сертифицированные в России по системе «Связь».

Рис. 1. Оборудование волоконно-оптических систем связи производства ИРЭ-Полюс

Система ПУСК: первая российская DWDM-разработка

Пионер отечественного DWDM

Система «ПУСК» — первая российская разработка в области DWDM-систем, выпускаемая серийно. Все ее блоки и модули разработаны и производятся в подмосковном наукограде Фрязино.

Технические показатели системы «ПУСК» находятся на уровне, а по ряду показателей превосходят уровень лучших мировых образцов для подобного типа оборудования, выпускаемых такими ведущими международными концернами, как Siemens, Cisco Systems, Lucent, Alcatel, Nortel, NEC, Ericsson и Huawei.

Впечатляет, правда? Российская разработка, которая не просто не отстает, а превосходит мировых гигантов!

Уникальные технологии ПУСК

Высокий технологический уровень системы «ПУСК» подтверждается широким использованием таких уникальных технологий:

• мощные (до 2 Вт) эрбиевые волоконные усилители;
• эрбиевые усилители с удаленной оптической накачкой, причем в качестве источника накачки может использоваться уникальный волоконный лазер мощностью до 5 Вт;
• распределенные оптические усилители на основе эффекта вынужденного комбинационного рассеяния, причем в качестве источника накачки может использоваться набор уникальных волоконных лазеров мощностью до 5 Вт;
• транспондеры (оптические приемопередатчики) с интегрированными оптическими эрбиевыми усилителями;
• системы спектрального уплотнения С, L и S диапазонов с расстоянием между спектральными несущими до 50 ГГц (0,4 нм).

Преимущества нелинейного режима

Обширные знания в области волоконной оптики и огромный практический опыт, накопленный специалистами НТО «ИРЭ-Полюс» в процессе разработки и совершенствования системы «ПУСК» и другого телекоммуникационного оборудования, позволили им производить системы, имеющие высокую выходную мощность излучения.

Настройка систем с высокой выходной мощностью излучения требует хорошего знания физики процессов, происходящих в длинных волоконно-оптических линиях связи, поскольку необходим учет взаимного влияния различных линейных и нелинейных процессов.

Но сложность настройки, скрытая от конечного пользователя, компенсируется значительным приростом таких качественных параметров передачи информации, как дальность усилительного участка и число спектральных каналов.

Более того, стоимость системы, спроектированной подобным образом, в несколько раз меньше, чем стоимость систем, работающих в заведомо линейном режиме, серийно выпускаемых признанными мировыми лидерами.

Система «ПУСК» уже получила заслуженное признание телекоммуникационных операторов России и стран СНГ.

ТАРОС: широкополосный оптический доступ

Универсальная платформа доступа

Аппаратура «ТАРОС» предназначена для применения в качестве аппаратуры широкополосного оптического доступа, для передачи аналоговых сигналов с частотами от 5 до 870 МГц и цифровых сигналов со скоростью передачи от 10 Мбит/с до 10 Гбит/с.

На базе аппаратуры «ТАРОС» можно организовать полностью «прозрачные» оптические сети, не зависящие от протокола передаваемого сигнала.

Рис. 2. Аппаратура ТАРОС для организации широкополосного оптического доступа

Функциональные возможности ТАРОС

Устройства аппаратуры «ТАРОС» в зависимости от модификации позволяют:

• формировать оптические сигналы в аналоговой и цифровой модуляции с помощью соответствующих передатчиков оптического сигнала;
• увеличивать длину распределительных участков сетей доступа путем увеличения мощности оптического сигнала с помощью оптических усилителей;
• распределять оптический сигнал по абонентам сети с помощью оптических разветвителей;
• организовывать двунаправленную передачу информации по одному волокну при помощи оптических циркуляторов, оптических разветвителей и оптических изоляторов;
• увеличивать пропускную способность сети доступа за счет применения технологии спектрального разделения каналов;
• соединять и разделять оптические сигналы, передаваемые на различных длинах волн, с помощью пассивных оптических элементов: мультиплексоров, демультиплексоров, мультиплексоров/демультиплексоров, мультиплексоров ввода/вывода и фильтров;
• осуществлять коммутацию оптических сигналов с помощью оптических переключателей;
• осуществлять прием оптического сигнала и преобразование его в электрический сигнал при помощи оптического приемника или узла доступа.

Впечатляющий список возможностей, не правда ли?

Промышленные волоконные лазеры до 30 кВт

Линейка лазерных систем

Линейка промышленных волоконных лазеров мощностью до 30 кВт, выпускаемых НТО «ИРЭ-Полюс», включает одномодовые и многомодовые иттербиевые волоконные лазеры серий ЛК и ЛС, работающие на длине волны около 1 мкм.

Рис. 3. Промышленные волоконные лазеры серий ЛК и ЛС мощностью до 30 кВт

Рис. 4. Компактные волоконные лазеры для интеграции в производственные линии

Эффективность волоконных лазеров

За последнее десятилетие мощные и сверхмощные волоконные лазеры стали наиболее эффективным типом источников, используемых в лазерных технологических установках.

Основными потребителями таких лазеров являются промышленные предприятия и компании. Данные лазеры наиболее широко применяются в машиностроении, автомобильной промышленности, судостроении, авиастроении.

В России они используются на многих крупных предприятиях, таких как АвтоВАЗ, УАЗ, Новолипецкий металлургический комбинат, Савеловский машиностроительный завод, ВИЗСталь, Метровагонмаш, Уралвагонзавод и др.

Рис. 5. Волоконные лазеры в промышленном производстве

Лазерная резка металлов: качество и скорость

Мощность от 100 Вт до 3 кВт

Основная область применения лазеров с выходной мощностью от 100 Вт до 3 кВт — резка различных материалов, главным образом металлов.

Волоконные лазеры позволяют обеспечить качественную резку. На рисунках приведены образцы лазерной резки стали (16 мм) и дюралюминия (6 мм).

Рис. 6. Образцы лазерной резки стали толщиной 16 мм волоконным лазером

Рис. 7. Лазерная резка дюралюминия толщиной 6 мм

Интеграция в комплексы 2D и 3D

Волоконные лазеры легко интегрируются в комплексы 2D или 3D резки на основе порталов или роботов. Комплексы с волоконными лазерами не нуждаются в «летающей» оптике, поскольку излучение к оптической головке подводится по волоконно-оптическому кабелю.

Это серьезное преимущество! Никакой сложной юстировки, никаких потерь мощности.

Лазерная сварка: мощность до 20 кВт

Безальтернативное решение

В последнее время все больший интерес проявляется к лазерной сварке с использованием волоконных лазеров. В большинстве случаев выбор в пользу волоконных лазеров для сварки оказывается фактически безальтернативным.

Мощность лазеров, используемых для сварки, как правило, существенно выше, чем у лазеров, применяемых для резки, — от 2 кВт до 20 кВт.

На рисунках приведены образцы сварных соединений, полученных с помощью волоконных лазеров.

Рис. 8. Образцы лазерной сварки металлов волоконным лазером

Рис. 9. Высокое качество сварного шва при лазерной сварке

Рис. 10. Лазерная сварка сложных соединений

Рис. 11. Промышленная лазерная сварка с использованием волоконного лазера

Внедрение на российских предприятиях

Широкое применение в промышленности

Мощные волоконные лазеры, выпускаемые в России и отличающиеся высокой надежностью и эффективностью, позволяют создавать лазерные комплексы для широкого применения в высокотехнологических процессах промышленного производства.

Российские предприятия по достоинству оценили преимущества волоконных лазеров. Высокая скорость обработки, отличное качество шва и реза, минимальные эксплуатационные расходы — все это делает волоконные лазеры незаменимым инструментом современного производства.

Таблица 1. Применение волоконных лазеров в промышленности

Перспективы развития

Волоконные лазеры продолжают завоевывать новые ниши в промышленности. Их применение расширяется от традиционной резки и сварки до аддитивных технологий, очистки поверхностей и маркировки.

Российские производители, такие как НТО «ИРЭ-Полюс», обеспечивают отечественную промышленность современными лазерными системами, не уступающими, а зачастую и превосходящими зарубежные аналоги.

НТО «ИРЭ-Полюс»
г. Фрязино, МО, пл. Введенского д. 1
тел. (495) 7281639
(496) 2557448
факс (496) 2557459
www.ntoirepolus.ru