| cyqdesign | 2008-01-25 13:52 |
光纖激光器具有廣泛的工業(yè)應(yīng)用前景隨著應(yīng)用能力的不斷拓展，光纖激光器開(kāi)始滲透到常規(guī)激光技術(shù)曾經(jīng)牢固占據(jù)的市場(chǎng)領(lǐng)域，現(xiàn)在人們提出了這樣的問(wèn)題：光纖激光器應(yīng)用的最終極限是什么？不管是在低功率打標(biāo)應(yīng)用中，還是在高功率機(jī)械與材料加工應(yīng)用中，光纖激光器都以應(yīng)用簡(jiǎn)便、精度高、穩(wěn)定性好以及靈活性高等特點(diǎn)，使用戶從中受益，這也驅(qū)動(dòng)了光纖激光器市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)。 脈沖激光器的峰值功率范圍 激光打標(biāo)通常要求系統(tǒng)成本低、便于集成，并且緊湊耐用。打標(biāo)應(yīng)用要求激光器能夠精確地對(duì)盡可能多的材料，比如金屬、聚合物、甚至是像食物那樣的有機(jī)材料進(jìn)行重復(fù)標(biāo)刻。這種加工需要能在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)維持較高峰值功率的脈沖激光輸出。 脈沖光纖激光模塊性能優(yōu)異，能夠同時(shí)提供好的光束質(zhì)量（M2小于2）、可控脈沖重復(fù)率、峰值功率和能量（見(jiàn)圖1）。SPI公司推出的全光纖集成激光器結(jié)合了稱為“PulseTune”的脈沖整形技術(shù)，以及高增益脈沖放大采用的主振蕩器功率放大器（MOPA）構(gòu)架設(shè)計(jì)。該激光模塊的平均輸出功率可達(dá)20W，能夠在很寬的參數(shù)范圍內(nèi)應(yīng)用，從重復(fù)率為25kHz、單脈沖能量為0.8mJ的高能脈沖（用于硬金屬標(biāo)刻）到重復(fù)率高達(dá)500kHz（這是目前的最高重復(fù)率）、單脈沖能量為40礘的低能高速脈沖（用于在聚合物襯底上進(jìn)行高速標(biāo)刻）。高能端對(duì)應(yīng)的峰值功率通常為15～20kW，高速端（即低能端）對(duì)應(yīng)的峰值功率超過(guò)1kW。位圖標(biāo)刻使用的激光器可以在連續(xù)波（CW）以及功率調(diào)制的模式下進(jìn)行工作，激光器的輸出波長(zhǎng)在1祄附近。  圖1. 由于采用了脈沖整形技術(shù)和主振蕩器功率放大器（MOPA）構(gòu)架，SPI 公司的光纖激光器（右圖）在高達(dá)500kHz的重復(fù)率下，輸出峰值功率超過(guò)了3kW（左圖）。常規(guī)激光源的種子脈沖形狀和重復(fù)率相互依賴，并且僅能在40kHz的重復(fù)率以下提供與光纖激光器相當(dāng)?shù)男阅堋９饫w激光器能在較寬的重復(fù)率范圍內(nèi)維持高峰值功率的特性，是Q開(kāi)關(guān)激光器（具有同等功率及尺寸）無(wú)法比擬的，無(wú)論是二極管泵浦固態(tài)（DPSS）激光器還是光纖Q開(kāi)關(guān)激光器。采用Q開(kāi)關(guān)激光器，當(dāng)重復(fù)率高于某一特定值后，再增加重復(fù)率就會(huì)導(dǎo)致脈沖塌陷、脈寬顯著增加，并且峰值功率顯著下降。 PulseTune MOPA方法的關(guān)鍵性創(chuàng)新在于將脈沖控制與放大級(jí)分離，這可以使脈沖寬度和峰值功率不受重復(fù)率的影響。PulseTune技術(shù)能夠在重復(fù)率高達(dá)500kHz的條件下，確保峰值功率超過(guò)3kW。常規(guī)技術(shù)受到種子脈沖形狀與重復(fù)率相互依賴的影響，僅能在40kHz重復(fù)率以下提供相當(dāng)?shù)男阅堋＿@些性能差別能使加工產(chǎn)量相差十倍。 由于具有較高的參數(shù)控制能力和靈活性，除了最基本的打標(biāo)應(yīng)用，SPI公司的redEnergy脈沖激光器還在大量需要高附加值的領(lǐng)域取得了廣泛應(yīng)用，例如在不銹鋼上進(jìn)行彩色標(biāo)刻、液晶顯示器微調(diào)以及存儲(chǔ)器修復(fù)等應(yīng)用。這些大批量加工應(yīng)用，需要對(duì)脈沖能量進(jìn)行精確的可重復(fù)控制（見(jiàn)圖2）。 | |