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光纖激光器推動產品技術進步

發布時間: 2020-05-22


光(guang)(guang)(guang)(guang)纖激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)器是許(xu)多行業制(zhi)造(zao)行業的動力,因為它(ta)的吞吐量,可靠性(xing)和低廉的操作(zuo)(zuo)成本使(shi)光(guang)(guang)(guang)(guang)纖激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)器可以用于切割,焊(han)接,打標和微機械材料的機器。特定(ding)的設計元(yuan)素將光(guang)(guang)(guang)(guang)纖激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)器與(yu)工業激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)區分開來(lai),其屬性(xing)使(shi)突(tu)破性(xing)的制(zhi)造(zao)工藝能(neng)力成為可能(neng)。具體來(lai)說,用于遠(yuan)程焊(han)接的高功(gong)率單模激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)器和柔(rou)性(xing)脈沖光(guang)(guang)(guang)(guang)纖激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)器可通過對(dui)操作(zuo)(zuo)參數進行電子(zi)控制(zhi)來(lai)應對(dui)不同的工藝挑戰(zhan)。

光(guang)(guang)(guang)纖激(ji)光(guang)(guang)(guang)器在將來自激(ji)光(guang)(guang)(guang)二(er)極管的相(xiang)對較低(di)亮(liang)度(du)的泵浦(pu)光(guang)(guang)(guang)轉換為高亮(liang)度(du)輸出(chu)(chu)方面表現出(chu)(chu)眾,該(gai)輸出(chu)(chu)光(guang)(guang)(guang)束的質量通(tong)常是(shi)光(guang)(guang)(guang)纖設計物理(li)學允許空(kong)間模式(shi)。即使(shi)光(guang)(guang)(guang)纖激(ji)光(guang)(guang)(guang)器能夠

早(zao)在(zai)1990年(nian)(nian)代就已經達到(dao)了(le)非常高的(de)輸出功率(100 W),在(zai)2001年(nian)(nian)光(guang)(guang)纖(xian)通(tong)信市場崩潰之(zhi)后(hou),可(ke)(ke)靠(kao)的(de)光(guang)(guang)纖(xian)激光(guang)(guang)器(qi)才得以商(shang)業化發(fa)展。在(zai)1990年(nian)(nian)代,公司花費了(le)數十億美元來解決將二極管耦合到(dao)高可(ke)(ke)靠(kao)性光(guang)(guang)纖(xian),拼接(jie)高功率密度光(guang)(guang)纖(xian),使組件技術符合海底通(tong)信所要求的(de)25年(nian)(nian)可(ke)(ke)靠(kao)性的(de)基(ji)本(ben)問題,并(bing)降低了(le)這些成本(ben)。高性能,高可(ke)(ke)靠(kao)性的(de)組件。

然后(hou),在2000年(nian)代初,隨著通信市場的消失,技術(shu)投資迅速轉移并調整為用(yong)于(yu)工業光(guang)(guang)纖激光(guang)(guang)器的設計。

光纖激光器在所有類型的工業激光器中都是獨一無二的,因為它具有兩個屬性:一個密封的光腔和一個單模導波介質。通過設計,現代光纖激光器具有完全密封的光路,不受環境污染,并且無需調整即可保持光學對準。所有內部組件都是光纖耦合或氣密光纖耦合,唯一的自由空間接口出現在光束傳輸光學器件上,該組件包括一個熔融的光束擴展器,可降低第一自由空間接口處的強度。有源光路通常在光纖波導內,該光纖僅允許一種空間模式的傳播(當前的光功率高達2 kW)。
高(gao)功(gong)率光纖激光器在熔(rong)融光纖組(zu)合(he)(he)器中(zhong)將單(dan)模模塊(kuai)組(zu)合(he)(he)到高(gao)亮度(du)傳輸光纖中(zhong)。 單(dan)模波導和(he)(he)完全密封的(de)(de)(de)光學(xue)腔(qiang)的(de)(de)(de)結合(he)(he)提供了一種可靠的(de)(de)(de)激光器設計,該(gai)激光器設計在制造時就(jiu)可以固定和(he)(he)測量,并且(qie)隨時間(jian)和(he)(he)溫度(du)的(de)(de)(de)變(bian)化最小。密封的(de)(de)(de)泵(beng)浦二極管和(he)(he)非裸光纖技術(shu)可產生(sheng)可連(lian)續生(sheng)產多年且(qie)無需調(diao)整(zheng)或降低(di)性能的(de)(de)(de)激光器。

在當今許多金屬切割和焊接市場中普遍使用的4至8 kW功率水平下,光纖激光器和盤狀激光器光源的比較基本上是學術性的。從用戶的角度來看,兩者都提供幾乎相同的功率,光束質量,波長,可靠性和光束傳輸選項。在此功率范圍內選擇激光器將基于服務和支持以及增值功能的商業考慮,所有這些都與底層諧振器技術無關。成功的光纖激光器制造商已經解決了使玻璃熔合以承受可熔化或燒蝕金屬的強度的工程難題,成功的磁盤激光器制造商已經解決了精密的光學機械熱設計以提供穩定的高亮度輸出。

圓盤激(ji)光(guang)器(qi)由于(yu)不是(shi)密封(feng)腔,因(yin)此(ci)與光(guang)纖(xian)激(ji)光(guang)器(qi)相比(bi)具有幾個(ge)基(ji)本優點。腔內頻率(lv)轉換效(xiao)率(lv)高,使磁盤在產生諧(xie)波頻率(lv)(綠(lv)色和紫外(wai)線(xian)波長(chang)(chang))時(shi)表現(xian)更好(hao)。 此(ci)外(wai),為超(chao)快(皮秒(miao)和飛秒(miao))激(ji)光(guang)器(qi)設計實(shi)施腔體(ti)設計更為簡單(dan)。與光(guang)纖(xian)激(ji)光(guang)器(qi)相比(bi),圓盤激(ji)光(guang)器(qi)可以(yi)實(shi)現(xian)更高的(de)峰值功率(lv)和更高的(de)脈沖能(neng)量。這(zhe)是(shi)由于(yu)以(yi)下事實(shi):光(guang)纖(xian)激(ji)光(guang)器(qi)必(bi)須在競(jing)爭(zheng)的(de)非線(xian)性(xing)效(xiao)應(例如受激(ji)布里淵散射)的(de)限制內進行設計,而非線(xian)性(xing)效(xiao)應是(shi)由于(yu)光(guang)纖(xian)波導的(de)累積相互作用長(chang)(chang)度(du)而出現(xian)的(de)。


電池制造涉及各個階段的金屬箔和金屬片的連接,從袋到電池到完整的電池組件。由于生產率和焊接強度的原因,相比于超聲波和電阻焊,激光焊接正變得越來越受歡迎。另外,激光焊接是非接觸過程,不涉及工具磨損。通過利用光纖激光器的亮度和動態功能,可以解決以前認為不可焊接的連接不同金屬的特定挑戰(1)。
提供超過1 kW的單空間模式輸出功率的光纖激光器具有所需的亮度,可以利用檢流掃描頭的速度和刀具路徑靈活性。高斯強度分布允許有效反射甚至反射性金屬,并且掃描頭的高速點移動限制了焊縫的熔融狀態,從而減少了在連接異種金屬時形成脆性金屬間化合物的現象。
另外,對點的移動施加了螺旋或擺動,以將熔融焊縫“攪拌”到所需的焊縫寬度,以實現所需的焊接強度和電導率。
直到(dao)最(zui)近,單模(mo)激(ji)光(guang)還不能(neng)在單線(xian)焊(han)縫中(zhong)產生足夠寬且(qie)強度足夠的焊(han)縫。然而,使(shi)用擺動技術,可以(yi)設置參(can)數以(yi)達到(dao)應(ying)用程序的要(yao)求,同(tong)時利用高(gao)斯光(guang)束(shu)的高(gao)亮度和峰值強度。

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