碟片激光器是固體激光器發展的新時代

時間:2014-10-15 15:12來源:OFweek 激光網作者:yeyan 點擊:
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摘要:2012年6月在斯圖加特舉辦了激光器應用及材料加工激光源的LASYS 2012展覽會及其相關會議,斯圖加特是德國通快的故鄉,也是斯圖加特大學激光工具學院(IFSW)的所在地和碟片激光器的起源地(20世紀90年代早期)。在LASYS 2012展會上,IFSW Stuttgart和德國通快(TRUMPF)表示,碟片激光器在激光制造領域站穩了腳跟。

關鍵字:激光,激光器,碟片激光器

  2012年6月在斯圖加特舉辦了激光器應用及材料加工南洋股份是哪个公司的源的LASYS 2012展覽會及其相關會議,斯圖加特是德國通快的故鄉,也是斯圖加特大學激光工具學院(IFSW)的所在地和碟片激光器的起源地(20世紀90年代早期)。在LASYS 2012展會上,IFSW Stuttgart和德國通快(TRUMPF)表示,碟片激光器在激光制造領域站穩了腳跟。

  IFSW總監Thomas Graf教授主持斯圖加特激光器技術論壇(the Stuttgart Laser Technology Forum),適逢LASYS展會。Thomas Graf教授介紹了研究所的碟片激光器研發方向。

  “大體上來講,在IFSW上,我們可以看出碟片激光器的三大研發趨勢:進一步提高CW多功率薄片激光器的光束質量,開發平均功率為千瓦級的超短脈沖薄碟片激光器和提高薄碟片激光器光束整形(偏振和波長選擇)能力”。

  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和用于寬波長調諧的摻鐿增益介質。

  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面激光高速切割,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、??槭澆峁?/p>

  碟片激光器采用??槭澆峁?,各??榫上殖】燜俑?。冷卻系統和導光系統與激光源集成在一起,結構緊湊,占地面積小,安裝調試快。

  2、極好的光束質量,并且標準化

  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、由于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于0.5MW/cm2,耦合光纖上的功率密度小于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制系統

  實時反饋控制系統可使到達加T件上的功率保持穩定,加工結果具有極好的可重復性。碟片激光器預熱時間幾乎為零,可調功率范圍1%--100%。由于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范圍內激光功率、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,只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,對于激光器本身以及加工效果均無影響,也對材料加工、光纖長度無任何限制。激光操作安全性獲德國安全證書。

  7、抽運二極管??楦虻パ桿?/p>

  安裝在抽運??檣系畝苷罅幸彩悄?榻峁?。二極管陣列??榫哂瀉艸さ氖褂檬倜?,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?;?。在某一個??槌齬收鮮?,控制系統會報警并自動適當提高其它??櫚牡緦饕員3旨す饈涑齬β屎愣?,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??櫸淺<虻?,操作人員無需培訓。

  結語

  碟片激光器由于解決了傳統固體激光器的熱透鏡效應問題,即使在大功率下也能保持良好的光束質量。轉換效率高,運行費用低的特點使其在工業應用中發揮著獨特的優勢。隨著每塊碟片晶體的激光輸出功率能力的不斷增強,碟片激光器最大輸出功率將不斷創新高,而價格將逐漸下降,其在工業制造業中應用也將越來越廣泛。

【光粒網綜合報道】( 責任編輯:yeyan )
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