Fast marking by solid state laser : development of a laser source optimized to the highest process productivity

In the past decades, the laser technology market for industrial material processing has grown by double digits. Nowadays, material processing by high power laser represents the almost irreplaceable solution for many needs. The company SEI S.p.A., based in Curno, Italy, requested a solid-state laser suitable for fast marking application. A Nd:YVO4 crystal in end-pumped configuration was chosen in order to guarantee high performances, high quality and low cost. A study of the resonating cavity was made and thermal lensing was taken into account. The original solution here adopted, i.e., a low-doped (0.2 at. %) and relatively long (10 mm) crystal, allowed to reduce damaging thermal effects and to reach up to 17 W power in CW operation. Finally, a laser with quality factor M^2=1.8 and peak powers of 9 kW at 50 kHz in Q-switched regime was realized. This first prototype was then improved and today commercialized under the name Laser3. More than 200 units have been sold so far.

Negli anni passati, il mercato della tecnologia laser per processi industriali è cresciuto a doppia cifra. Oggi, la lavorazione di materiali tramite laser ad alta potenza è una soluzione quasi insostituibile per molte necessità. L'azienda SEI S.p.A. di Curno richiedeva la realizzazione di una sorgente a stato solido adatta per applicazioni di marcatura veloce. E' stato quindi scelto di utilizzare un cristallo di Nd:YVO4 in configurazione end-pumped, per garantire alte performance, alta qualità e basso costo. E' stato compiuto uno studio della cavità risonante, tenendo conto degli effetti di lente termica. La soluzione originale per realizzare un laser ad alta potenza è stata adottare un cristallo molto poco drogato (0,2%) e lungo (10 mm), per ridurre gli effetti termici. Si è infine ottenuto un laser da 17 W di potenza in continua, con un fattore di qualità M^2 pari a 1,8 e potenze di picco di 9 kW a 50kHz di frequenza in regime di Q-switch. Questo primo prototipo è stato successivamente migliorato ed è oggi commercializzato in un sistema di marcatura completo chiamato Laser3, che ha venduto più di 200 unità sin ora.