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光纤激光打标机在技术应用及未来发展

时间:2013-3-5 9:04:20     来源:深圳市博特精密设备有限公司  

    光纤激光打标机在技术应用及未来发展

    近几年来,随着种种要害技能的突破,光纤激光器得到了长足的生长。作为第三代激光技能的代表,光纤激光器具有其他激光器无可相比的技能良好性。这几年随着种种商用光纤激光器的面市,光纤激光器被应用到浩繁范畴。

      1、光纤激光器的上风:

      1.1、增益介质的外貌积/体积比大

      光纤激光器接纳光纤做增益介质,具有很大的外貌积/体积比,这使其具有非常好的散热性能,因此,纵然非常高功率的光纤激光器,增益介质也不会受到热侵害,一样通常无需对增益介质接纳分外的散热步伐,而其他种类的激光器,增益介质的散热题目是必要重点思量的,因此,该特点是光纤激光器所独占的。

      1.2、优秀的双波导限定机制

      高功率全光纤激光器接纳双包层有源光纤,这种双包层光纤是一种双波导布局,高功率的多模泵浦光被限定在直径较大的内包层中传输,为接纳高功率便宜的多模 泵浦光提供了条件,信号激光在直径很小的具有圆对称波导布局的纤芯中孕育发生和传输,在小芯径纤芯波导的限定下,信号激光可得到抱负的光束质量和极小的出光光 斑直径,这是全光纤激光器独具吸引力的紧张特点,在高功率激光器中,现在还没有一种激光器可以大概逾越。优秀的光束质量和极小的出光光斑直径在激光应用中具有 非常紧张的意义,可使后续应用设置装备部署的光学体系更简朴,体积更小,事情间隔更长,激光聚焦光斑更小,事情服从更高,加工深度更深,加工质量更好等等。

      1.3、固有的全关闭柔性光路

      全光纤激光器的光路全部由光纤和光纤元件组成,光纤和光纤元件之间接纳光纤熔接技能毗连,整个光路完全关闭在光纤波导中。这种自然的全关闭性光路一旦形 成,无需另加断绝步伐即可自成体系,实现与外界环境的断绝。由于光纤微小并具有很好的柔性,光路可盘绕和沿微小的管道穿行,因此,全光纤激光器可以大概在比力 恶劣的环境下事情,输出光可穿过狭窄的漏洞或沿微小的管道举行远间隔传输。这些特点在产业应用中上风巨大,激光器不光能顺应比力恶劣的事情环境,并且可使 激光器阔别出光点,可将激光引入到曩昔很难到达的地方,可非常容易移动和转变出光点,实现多加工点共用一台激光器,可使激光加工设置装备部署的计划具有更高的机动 性等等。

      1.4、光路具有免维护特性

      如前所述,全光纤激光器的光路全部由光纤和光纤元件组成,光纤和光纤元件之间 接纳光纤熔接技能毗连,因此,光路一旦完成,即形成一个团体,实践证明,如许形成的毗连布局和毗连参数将恒久连结稳固,要是光纤和光纤元件自己能有恒久稳 定性,整个光路将恒久稳固,无需维护。必要分外指出的是,这种免维护的特性并非不行维护和维修,在必要的环境下,整个光路的维护和维修同样可以举行,因 此,与气体和固体等激光器必要频仍的维护和维修相比,全光纤激光器光路的免维护特性非常优秀,而与半导体激光器的不行维修性相比,全光纤激光器的可维护性 和可维修性又体现出显着的上风。

    1.5、单条宽发光区长命命多模泵浦激光器

      全光纤激光器的光路具有恒久的稳固性, 因此,必要与之立室的长命命泵浦激光器才气得到整机的长命命。生长低代价的长命命多模泵浦激光器是生长长命命光纤激光器的重点。研究评释,半导体激光器的 失服从与有源区光功率密度的m次方成正比,m的取值范畴在2~3之间;与有源区电流密度的n次方成正比,n的取值范畴在3~6之间;与有源区的温度呈指数 依赖干系,其数学表达式如下:

      此中F为失服从,I为有源区的光功率密度,J为有源区的电流密度,EA为激活能,取值在0.4~0.7之间,KB为波尔兹曼常数,T为有源区温度。

      可见,低落有源区光功率密度、电流密度和有源区事情温度对低落失服从有明显意义。单条宽发光区多模泵浦激光器便是凭据这一原理而计划的一种长命命半导体 泵浦激光器,其条宽一样通常取100mm,根本上已靠近105/125多模光纤的纤芯直径,其有源区条宽是排阵半导体激光器的几十倍,对单一发光条来说,同样 输出功率和同样注入电流环境下,其光功率密度和电流密度将低落几十倍,有源区温度也会有所低落,在纰漏其他因素的条件下,单条宽发光区半导体泵浦激光器降 低失服从的作用是非常明显的。现在尾纤输出功率大于5W的单条宽发光区半导体泵浦激光器的均匀无端障事情时间已经到达50万小时以上。

      1.6、寿命长

      从前面的讨论我们已经知道,接纳单条宽发光区半导体泵浦激光器作为光纤激光器的泵浦源,全光纤激光器将具备长命命的特点,因此,制作具有几十万小时的长命命光纤激光器在技能上已经可行。

      1.7、体积小重量轻

      全光纤激光器由于光路可盘绕,光路占用空间较小,在接纳单条宽发光区半导体泵浦激光器做泵浦源的环境下,泵浦激光器可疏散安置,具有很好的散热特性,在 安置密度不高的环境下,接纳风冷即可,在安置密度较高的环境下,只需少量通水即可满意散热要求,因此,全光纤激光器的体积比同样输出功率的气体和固体激光 器体系更小,重量更轻。

      1.8输出功率大

      光纤激光器输出功率在突破100W以后,输出功率程度飞速增长,只用了 三年多时间,到达的输出功率程度已经凌驾了YAG固体激光器和CO2气体激光器用三十多年到达的输出功率程度,现在光纤激光器的实行室程度已经凌驾10万 瓦,3万瓦的光纤已做生意品化,已经贩卖的光纤激光器,输出功率为17000W。可以预见,光纤激光器将成为永劫间一连输出功率最大的激光器。

    1.9节水节电节本钱

      光纤激光用具有优秀的热性能,电光服从较高,节水节电,尤其重要的是可恒久免维护利用,可节省大量维护经费和时间,进步事情服从。

      1.10、造价不停低落

      全光纤激光器的光路全部由光纤和光纤元件组成,由于质料易得,在技能、产物和市场成熟之后,可大幅度低落本钱。除光路部特别,半导体泵浦激光器是组成光纤激光器本钱的重要部门,从光通讯的生长汗青和履历来看,随着技能的生长和市场容量的不停扩大,大幅度低落半导体泵浦激光器的本钱将成为一定趋向。

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