Laser a CO2
I laser a CO2 fanno passare una corrente elettrica attraverso un tubo riempito con una miscela di gas, producendo un raggio di luce. C'è uno specchio a ciascuna estremità del tubo. Uno specchio riflette completamente, mentre l'altro riflette parzialmente, lasciando passare parte della luce. La miscela di gas è solitamente composta da anidride carbonica, azoto, idrogeno ed elio. I laser a CO2 producono luce invisibile, nella gamma del lontano infrarosso dello spettro.
I laser a CO2 più potenti per macchine industriali possono raggiungere diversi kilowatt, ma questi laser rappresentano sicuramente un’eccezione. I laser a CO2 da lavorazione tipica hanno una potenza da 25 a 100 watt e una lunghezza d'onda di 10,6 micron.
Questo tipo di laser viene comunemente utilizzato per la lavorazione di legno o carta (e suoi derivati), polimetilmetacrilato e altre plastiche acriliche. È adatto anche per la lavorazione di pelle, tessuto, carta da parati e prodotti simili. È stato applicato anche alla lavorazione di alimenti come formaggi, castagne e piante varie.
I laser a CO2 sono generalmente più adatti per materiali non metallici, sebbene possano lavorare alcuni metalli. Di solito può tagliare alluminio sottile e altri metalli non ferrosi. È possibile aumentare la potenza di un raggio di CO2 aumentando il contenuto di ossigeno, ma ciò può essere pericoloso per una persona inesperta o per una macchina non adatta a tali miglioramenti.
Laser a fibra
Questo tipo di macchina appartiene al gruppo dei laser a stato solido e utilizza un laser seme. Amplificano il raggio utilizzando fibre ottiche di vetro appositamente progettate che traggono la loro energia da un diodo di pompa. La loro lunghezza d'onda generale è di 1,064 micron, che produce un diametro focale estremamente piccolo. Sono anche generalmente le più costose tra le varie apparecchiature di taglio laser.
I laser a fibra generalmente non richiedono manutenzione e hanno una durata di almeno 25,000 ore laser. Pertanto, i laser a fibra hanno una durata molto più lunga rispetto agli altri due laser e possono produrre un raggio potente e stabile. Possono raggiungere intensità 100 volte superiori ai laser a CO2 a parità di potenza media. I laser a fibra possono essere raggi continui, raggi quasi continui o offrire impostazioni pulsate, fornendo funzionalità diverse. Un sottotipo di sistemi laser a fibra è il MOPA, in cui la durata dell'impulso è regolabile. Ciò rende i laser MOPA uno dei laser più flessibili e può essere utilizzato in un'ampia varietà di applicazioni.
I laser a fibra sono più adatti per la marcatura dei metalli tramite ricottura, incisione dei metalli e marcatura termoplastica. Funzionano bene con metalli, leghe e non metalli, anche vetro, legno e plastica. Le macchine da taglio laser fibra sono estremamente versatili e possono lavorare un gran numero di materiali diversi, a seconda della potenza. Quando si lavorano materiali sottili, i laser a fibra sono la soluzione ideale. Per i materiali superiori a 20 mm la situazione è meno ideale, ma è sufficiente anche una macchina laser a fibra più costosa con una potenza superiore a 6 kW.
Laser Nd:YAG/Nd:YVO
I processi di taglio laser dei cristalli possono utilizzare nd:YAG (granato di ittrio e alluminio drogato al neodimio), ma più comunemente utilizzano cristalli nd:YVO (vanadato di ittrio drogato al neodimio, YVO4). Questi dispositivi hanno poteri di taglio estremamente elevati. Lo svantaggio di queste macchine è che possono essere costose, non solo a causa del loro prezzo iniziale, ma anche perché la loro aspettativa di vita è compresa tra 8,000 e 15,000 ore (Nd:YVO4 è generalmente inferiore ) e i diodi della pompa possono essere molto costosi.
Questi laser hanno una lunghezza d'onda di 1.064 micron e sono utilizzati in una varietà di applicazioni da quelle mediche e dentistiche a quelle militari e manifatturiere. Confrontando i due laser, Nd:YVO ha un assorbimento e un guadagno della pompa più elevati, una larghezza di banda più ampia, un intervallo di lunghezze d'onda della pompa più ampio, una durata del livello superiore più breve, un indice di rifrazione più elevato e una conduttività termica inferiore. Nel funzionamento continuo, Nd:YVO ha livelli di prestazione complessivi simili a Nd:YAG a potenze medio-alte. Tuttavia, Nd:YVO non consente che le energie degli impulsi siano elevate quanto Nd:YAG e il laser ha una durata di vita più breve.
Possono essere utilizzati sia su metalli (rivestiti e non rivestiti) che su non metalli, compresa la plastica. In alcuni casi può anche lavorare alcune ceramiche. I cristalli Nd:YVO4 sono stati utilizzati in combinazione con cristalli ad alto coefficiente NLO (LBO, BBO o KTP) per spostare l'emissione dal vicino infrarosso al verde, al blu e persino all'ultravioletto, conferendogli una serie di funzionalità diverse.
A causa delle loro dimensioni simili, gli ioni ittrio, gadolinio o lutezio possono essere sostituiti con ioni di terre rare attivi al laser senza influenzare notevolmente la struttura reticolare richiesta per produrre il raggio. Ciò consente di mantenere l'elevata conduttività termica del materiale drogato.