光纤激光器的技术发展
发布人:新特光电集团 时间:2017-05-08 关注:

光纤激光器的改进

光纤激光器迅速发展的原因可概括如下:

深入的科学研究可实现增加光纤的热负荷,而不产生任何热衰减或光致吸收效应和受激拉曼散射(SRS)的影响,而此前这些往往被看作是光纤激光器的限制因素,现在已经仅仅针对高平均功率激光器而言了。

作为泵浦源,单发射极泵浦二极管相比利用半导体二极管巴条和半导体二极管堆有更为值得信赖的优势。泵浦二极管的寿命通常大于10万小时,在整个激光加工系统使用寿命延续期间不需要更换。高强度的老化测试则进一步提高了可靠性。增加二极管泵浦功率和提高泵浦的效率带来更高的平均功率。

由于其本身的性质,光纤在很大程度上是靠自我冷却,因此减少了热透镜效应,并简化了激光器设计。这些良性的热因素意味着,其冷却要求并不像其它由半导体二极管巴条和半导体二极管堆泵浦的激光器设计那般苛刻。

多种光纤直径可选和即插即用的光纤可得到各种类型的空间能量分布;小的单模高斯光纤用来切割、钻孔,直径较大的多模光纤用来焊接或表面处理。一台连续波单模光纤激光器配备一根比如说50微米直径的光纤,就可以很简单地从切割激光器变为焊接激光器,所需要做的只是简单地更换终端的聚焦光学元件。

已获得可传输高达25千瓦功率的光纤适配器。研发出的一些光纤激光功率光束开关,用于光纤到光纤的连接可多达6个通道,切换时间小于10毫秒。可为每个通道提供可见的红色对准光束。 更高速的电子元件、先进的接口、控制及网络软件都已被开发出来。

在微加工和打标领域中的发展

正如我们已经看到的,现在市面上有各种不同的脉冲光纤激光器,与先进的振镜扫描仪配合使用时,可用于许多加工中如切削、钻孔及熔覆。经证明,它能用在那些通常由高功率密度红外激光束完成的材料去除应用中,同时适用于激光微加工技术和打标,光纤激光器具有的更高亮度意味着材料去除过程可显著提高。这一事实加上精度不断提高的振镜扫描仪,意味着打标激光器如今也能执行一些以前认定为“精密微加工”的任务。虽然波长同亮度和可聚焦能力之间成正比,在某些情况下它已可实现以前只有通过532nm和355nm的激光才能得到的特征尺寸、准确度和精度。 

光纤激光点焊 \

如我们所知,在低到中等的占空比范围调制单发射极泵浦二极管远比调制半导体二极管条或半导体二极管堆来得简单。近来,由于特制泵浦半导体二极管的最新发展以及增强的脉冲能力,已开发出高亮度光纤激光器,它能产生出非常接近传统的闪光灯泵浦激光器所发出的脉冲。将这个特性结合能与不同直径的光纤匹配的特性,使此种激光器能进行低热输入、低占空比、与传统的闪光灯泵浦激光器效果相同的点焊,但其具备了光纤激光器众所周知的所有优点,比如更小的占地面积,更少的维护及10倍的电光效率。由于泵浦源的灵活性,很容易实现用于医疗设备焊接应用中的脉冲波形调整,且没有使用传统闪光灯类型带来的限制。 

采用高平均功率光纤激光器加工

虽然10千瓦单模激光器已经制造出来,但这种高平均功率和高亮度的结合显然超过了当前材料加工的需求。在传统的气体辅助的激光切割中,需要提供辅助气体至切割的最前端,因此存在着一种限制:能够实现的高宽比只在一定范围之内。

光纤激光器是目前广泛认为亮度最高和红外激光束聚焦性最高的激光源,加上其它一些广为人知的光纤激光器的优势,令其在钣金切割应用中赢得快速增长的市场份额,在欧洲地区尤为明显。现在人们普遍接受并认同,对于切割厚度低于8毫米的金属材料,与CO2激光器相比,在获得相同切割质量的情况下,相同的功率能获得更高的切割速度,相同的切割速度只需要更小的功率。科学文献中有一些建议指出,这些不同波长的激光在切割大于10毫米厚的钢板过程时的表现存在着本质上的差异,显然这些说法的真实性还有待调查,但欧洲的光纤激光设备集成商已经开始针对厚板的切割质量做实质性改善。

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