Другим логичным развитием твердотельных лазеров стали так называемые волоконные лазеры, где в качестве накачки также используются лазерные диоды. Эти источники были разработаны для телекоммуникационных систем волоконной связи, где они применяются в качестве усилителей сигналов. Чтобы понять устройство волоконного лазера, можно условно представить, что кристалл, в котором происходит генерация полезного лазерного излучения, «растянут» и представляет собой сердцевину волокна диаметром 9–12 мкм (pис. 3). Эта сердцевина находится внутри кварцевого волокна. Излучение диодов направляется в кварцевое волокно, и на всем его протяжении происходит оптическая накачка сердцевины. Как и лазеры с полупроводниковой накачкой на базе Nd:YAG-кристаллов, волоконные лазеры имеют высокий КПД, для обеспечения их работы достаточно воздушного охлаждения. Однако важным недостатком этих лазеров, ограничивающим их применимость для систем лазерной гравировки, является высокая плотность мощности (отношение мощности к площади излучения) лазерного излучения на торцах излучающего волокна. Действительно, сравним лазеры на базе Nd:YAG-кристаллов (диаметр кристалла 5–6 мм, диаметр лазерного пучка приблизительно 1 мм) с волоконным лазером (диаметр сердцевины 9-12 мкм). Очевидно, что при равной мощности лазеров плотность мощности в случае волоконного лазера в 10 тыс. раз больше, чем у кристалла Nd:YAG! Поэтому волоконные лазеры сильно подвержены деградации излучающего торца, их не используют там, где требуется мощность больше чем 10–15 Вт. Применительно к цифровой флексографии эти лазеры используются либо в малопроизводительных системах, например, фирмы Flexolaser, либо в аппаратах со сложной оптической системой, состоящей из нескольких лазеров. Пример — система фирмы Hell, где установлено восемь лазеров.

Четвертым типом лазерных источников являются лазерные диоды. Системы, построенные на базе этих источников, представлены аппаратами фирмы Misomex, также относительно недавно на рынке появились системы фирм Creo и Scitex (рис. 4, 5). Отличительной особенностью этих аппаратов является то, что они разрабатывались не для целей цифровой флексографии, а для Computer-to-Plate-технологий изготовления офсетных форм. Лазерные диоды (или полупроводниковые лазеры) дают инфракрасное излучение и напрямую используются для удаления черного слоя цифровых фотополимеров. Так как мощность отдельных лазерных диодов обычно не превышает 1–2 Вт, то в аппаратах реализуются сложные оптические системы, например, аппараты Lotem (Scitex), Omnisetter (Misomex) содержат до 48 отдельных диодов, которые требуют калибровки (или выравнивания) их мощности перед каждым сеансом записи изображения. В системах фирмы Creo используются линейки лазерных диодов необходимой мощности, при этом модуляция излучения выполняется с помощью матрицы электрооптических модуляторов. Несмотря на удобство управления этими источниками, а также малые габариты, им присущ очень важный недостаток — качество излучения лазерных диодов, выражаемое в параметрах расходимости и диаметра лазерного пучка, намного ниже, чем у Nd:YAG или волоконных лазеров. Это приводит к очень малой глубине резкости для лазерного пучка в зоне обработки материала.

Попробуем оценить, какая глубина резкости необходима для надежной работы с цифровым фотополимером. В отличие от офсетных форм, где допуск на толщину пластин очень жесткий и не превышает 10 мкм, фотополимерные пластины изготавливаются с допуском на толщину ±25 мкм. Очевидно, что глубины резкости 100 мкм будет достаточно, чтобы при записи изображения на фотополимере не возникало проблем.

Если сравнить все названные выше лазерные источники с точки зрения формы пучков вблизи поверхности цифрового фотополимера, то картина будет иметь вид, представленный на рис. 6. Наибольшую глубину резкости, до 200 мкм, (рис. 6а), имеют лазеры, работающие в так называемом одномодовом режиме, при котором достигаются максимальные параметры качества пучка. Однако мощность таких лазеров небольшая — до 15 Вт. К этой группе относятся все лазеры на базе Nd:YAG-кристаллов (как «ламповые», так и с полупроводниковой накачкой), а также все волоконные лазеры. К сожалению, в таком режиме сложно обеспечить нужную производительность записи. В случае, когда Nd:YAG-лазеры работают в мощном многомодовом режиме, параметры качества лазерного пучка несколько снижаются и глубина резкости уменьшается до 100–150 мкм (рис. 6б). Очевидно, такой глубины резкости вполне достаточно, поэтому этот режим наиболее часто используется в лазерных системах записи на базе Nd:YAG-лазеров, так как позволяет реализовать высокоскоростную запись изображений.

Представленная на рис. 6в картина наиболее характерна для систем на базе лазерных диодов. Здесь глубины резкости не хватает, и в случае отклонений толщины фотополимера будет происходить изменение диаметра режущего пятна лазера, что может привести к дефектам записанного изображения. Для решения этой проблемы производители используют дополнительные приспособления, например, фирма Scitex в своих аппаратах Lotem применяет систему автофокусировки. Однако все это делает аппараты сложными и снижает надежность.

Если попытаться оценить, какой тип лазеров имеет лучшие перспективы для применения в системах записи для цифровой флексографии, то с точки зрения удобства работы, экономичности и надежности «победа» скорее всего останется за Nd:YAG-лазерами с полупроводниковой накачкой. Действительно, такие лазеры обеспечивают необходимую глубину резкости в зоне материала, имеют мощность излучения, достаточную для высокопроизводительной записи изображений, благодаря высокому КПД для них достаточно воздушного охлаждения, конструкция не имеет сменных элементов. Кроме того, элементная база этих лазеров, в первую очередь кристаллы Nd:YAG и зеркала, хорошо отработана за десятилетия развития лазерной техники, что гарантирует надежность их работы.

Последнее справедливо также и для «ламповых» лазеров, которые по-прежнему широко применяются в системах записи для цифровой флексографии, хотя и имеют свои недостатки, в первую очередь потребность во внешней водяной системе охлаждения, периодической смене лампы накачки. Важным достоинством «ламповых» лазеров является их относительно невысокая цена, что делает доступными аппараты, построенные на их базе.

Особенности волоконных и диодных лазеров — небольшая мощность в первом случае и недостаточная глубина резкости во втором — несколько ограничивают их успешное применение в системах записи, хотя дальнейшее развитие лазерной техники может укрепить позиции этих типов лазеров.

Одна из современных тенденций развития систем записи изображений состоит в модульном принципе построения, который предполагает, что в аппарате может быть установлен лазер любого типа. Например, системы LaserGraver фирмы Альфа могут иметь исполнения как с лазером с ламповой накачкой, так и с лазером с полупроводниковой накачкой, причем возможны также исполнения систем с двухлучевой оптической системой для повышения производительности. В LaserGraver может быть также установлен и волоконный лазер. Такой гибкий подход реализуется за счет адаптации механической, оптической и электронной частей оборудования к лазеру конкретной марки, что позволяет сконфигурировать лазерную систему, исходя из конкретных задач пользователя.

Очевидно, что область техники, связанная с созданием лазерных систем записи для цифровой флексографии, постоянно развивается, делая эту технологию все более совершенной и доступной для флексографских предприятий.