過去的幾年中,高功率
二極管激光器(HPDL)已被成功地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。除了用做固態(tài)
激光器的泵浦源以外,它們還被用于材料加工中,例如焊接、軟釬焊和熱處理。此前,千瓦級(jí)的系統(tǒng)更為重要,因?yàn)樗鼈兛杀挥糜诮饘俦∑暮附右约熬植炕鼗稹6壳埃嗟奈⑿图庸?yīng)用利用了功率為 500W的HPDL來進(jìn)行加工。HPDL的光束質(zhì)量高而且聚焦光斑小,這些特點(diǎn)讓HPDL成為一項(xiàng)深具潛力的加工手段。
_w\Y{(k IU7$%6<Y 二極管激光器可被用于直接加工中,或者以
光纖耦合系統(tǒng)的形式應(yīng)用到加工中。用于直接加工的激光光斑為矩形焦斑,而光纖耦合系統(tǒng)中常見的是軸向?qū)ΨQ的光束(如圖1)。對(duì)于功率在150W范圍內(nèi)的激光器來說,人們更多地使用被動(dòng)制冷的光纖耦合激光系統(tǒng)。在
半導(dǎo)體中產(chǎn)生的熱量經(jīng)過一個(gè)大型銅制散熱片進(jìn)行散熱。對(duì)于散熱片的冷卻來說,可以使用電熱元件,或者工業(yè)水冷系統(tǒng)。
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i@t .@fK;/OuC 被動(dòng)式制冷的二極管激光器優(yōu)勢(shì)在于它的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔,而且所需的維護(hù)量很少。水冷二極管激光器需要使用的制冷劑,在被動(dòng)式制冷的二極管激光器就不需要使用。在多數(shù)情況下,因?yàn)槭褂昧舜笮蜕崞鳎员粍?dòng)式制冷的二極管激光器無法得到直接輸出的激光,激光輻射必須通過光纖來傳輸,光纖直徑在400到800m。這類系統(tǒng)得到的焦斑直徑約在600到1200m,工作距離為100mm。在一些特殊應(yīng)用中,也可以降低激光功率得到直徑更小的光斑。由于二極管激光器的光束質(zhì)量高,因此若使用200m的光纖,在工件上可以達(dá)到約22W的激光能量。若使用
焦距更短的
透鏡,焦斑直徑可達(dá)120m。
7s0)3HR} 在直接加工應(yīng)用中,若所需的激光功率大于150W,可以使用主動(dòng)冷卻型激光器。這樣,冷卻水的質(zhì)量就變得非常重要。所有相關(guān)的參數(shù)都必須通過集成探測(cè)器的檢測(cè),以確保系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
D!c1;IHZ P\Ai|"=&] 應(yīng)用和機(jī)遇
@Q/x&BV f2`P8$U)R 除了二極管的技術(shù)設(shè)計(jì)外,實(shí)際的應(yīng)用場(chǎng)合決定了焦斑的大小和幾何形狀。線狀焦斑比圓形焦斑更適合進(jìn)行熱處理。而矩形焦斑只有在對(duì)其參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格限制的情況下,才可以被用于輪廓加工。二極管激光器設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔,其
傳感器可以直接被集成到聚焦頭,以便進(jìn)行加工控制。在生產(chǎn)過程中使用高溫計(jì)和
CCD攝像頭有助于對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行設(shè)置、控制和存檔。利用這些設(shè)備,技術(shù)人員甚至可以修復(fù)產(chǎn)品缺陷,從而令加工的質(zhì)量更為可靠。
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