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淺談碟片激光器的原理與優勢

發布時間:2017/9/5     信息來源:http://www.mediaworksasia.com   作者:激光切割機    0

碟片激光器是二極管泵浦固體激光器,在20世紀90年代初期由Adolf Giesen在斯圖加特大學首次將其證明。薄碟片中的增益介質是晶體,通常是Yb:YAG。Nd:YAG和用於寬波長調諧的摻鐿增益介質。

碟片激光器(Disk Laser),又稱圓盤激光器,它與傳統的固體激光器的本質區別在於激光工作物質的形狀。將傳統的固體激光器的棒狀晶體改為碟片晶體,這一創新理念將固體激光器推向了一個新時代。碟片激光器以其極佳的光束質量和轉換效率在高端激光焊接係統:鋼鐵、汽車、船舶、航空世紀城具有廣泛的應用,市場潛力巨大。

碟片激光器(Disk Laser)設計理念的提出,有效地解決了固體激光器的熱效應問題,實現了固體激光器高平均功率、高峰值功率、高效率、高光束質量的完美結合。碟片激光器在汽車、船舶、鐵路、航空、能源等領域成為不可替代的新型加工用激光光源,目前全球僅有德國Trumpf公司具有生產高功率碟片激光器的技術,最高功率達到16千瓦,光束質量達到8毫米毫弧度,實現了機械手的激光遠程焊接和大幅麵激光高速切割,為固體激光在高功率激光加工領域開辟了廣闊的應用市場。

 

碟片激光器的優勢

1、模塊式結構

碟片激光器采用模塊式結構,各模塊均可現場快速更換。冷卻係統和導光係統與激光源集成在一起,結構緊湊,占地麵積小,安裝調試快。

2、極好的光束質量,並且標準化

通快所有超過2kW的碟片激光器,光束參數積(BPP)均被標準化8mm/mrad。激光器不隨運行模式的變化而變化,且與通快所有光學元件兼容。

3、由於碟片激光器內的光斑尺寸較大,因此各光學元件上承受的光功率密度較小。

光學元件鍍層的損壞閾值通常約為500MW/cm2,石英的損壞閾值為2--3GW/cm2.通快碟片激光器諧振腔內的功率密度通常小於0.5MW/cm2,耦合光纖上的功率密度小於30MW/cm2.如此低的功率密度不會造成光學元件的損壞,也不會產生非線性效應,從而確保了運行的可靠性。

4、采用激光功率實時反饋控製係統。

實時反饋控製係統可使到達加T件上的功率保持穩定,加工結果具有極好的可重複性。碟片激光器預熱時間幾乎為零,可調功率範圍1%--100%。由於碟片激光器徹底解決了熱透鏡效應的問題因此在整個功率範圍內激光功率、光斑大小、光束發散角都是穩定的,光束的波前不發生畸變。

5、光纖可在激光器繼續運行的狀態下即插即用

在某一光纖出故障的情況下,更換該光纖時,隻需關閉該光纖的光路,不必關機,其它光纖可繼續輸出激光。光纖更換操作簡單,即插即用,無需任何工具,也無需對準調校。街口處具有防塵裝置,嚴密防止灰塵光纖連接進入光學元件區域。

6、安全可靠

加工過程中,即使被加工的材料發射率很大,以致有激光回射到激光器內,對於激光器本身以及加工效果均無影響,也對材料加工、光纖長度無任何限製。激光操作安全性獲德國安全證書。

7、抽運二極管模塊更簡單迅速

安裝在抽運模塊上的二極管陣列也是模塊結構。二極管陣列模塊具有很長的使用壽命,其保修期為3年或2萬小時。無論是有計劃的更換,還是因突發故障需要立即更換都無需停機。在某一個模塊出故障時,控製係統會報警並自動適當提高其它模塊的電流以保持激光輸出功率恒定,用戶還可以繼續工作十幾甚至幾十個小時。生產現場更換抽運二極管模塊非常簡單,操作人員無需培訓。

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