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200833

2015-08-05 11:54

光纖激光器在航空領(lǐng)域的應(yīng)用

在過(guò)去幾十年里，Nd:YAG脈沖激光器一直是材料加工的主力軍，其中相當(dāng)一部分機(jī)器的使用時(shí)間甚至已經(jīng)超過(guò)30年。其中，波長(zhǎng)為1070nm的脈沖激光器應(yīng)用最為廣泛，比如醫(yī)療器械、航空、電子等等。盡管如此，在某些方面，這種激光器仍有待改進(jìn)，比如峰值功率高，但平均功率低，電效率不高，功率提升時(shí)光束質(zhì)量不穩(wěn)定，聚焦光斑尺寸近似高斯光束，在獲得穩(wěn)定輸出之前需要幾輪脈沖預(yù)熱等等。然而，縱有種種不盡如人意，這種激光器還是在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間里發(fā)揮著重要的作用。在航空領(lǐng)域，Nd:YAG脈沖激光器更是占據(jù)著主導(dǎo)地位，廣泛用于各種器件的冷卻孔加工。

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　　光纖激光工藝

　　2009年初，從事材料加工行業(yè)的人開(kāi)始將目光投向那些能夠提供高峰值功率的脈沖激光器，以及具有較高功率水平的連續(xù)激光器，這類(lèi)激光器峰值功率一般可達(dá)到3kW，平均功率300W。技術(shù)的飛躍催生出更高的峰值功率及平均功率。如今，峰值功率高達(dá)20kW，平均功率2kW，以及超高功率連續(xù)激光器已經(jīng)問(wèn)世。功率的不斷更新?lián)Q代，將光纖激光器推上了航空器件加工的舞臺(tái)。

　　相較于傳統(tǒng)的Nd:YAG激光器，光纖激光器在電光轉(zhuǎn)換效率及光束亮度（單模或低位操作）方面均有顯著的改善，且無(wú)需預(yù)熱，功率改變時(shí)，無(wú)論是平頂模式（如圖1所示），還是高斯模式，光斑直徑始終保持穩(wěn)定如一，同時(shí)，脈沖頻率更高，參數(shù)的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)性能也更強(qiáng)。由于光纖激光器利用的是單個(gè)發(fā)射器激發(fā)，所以在可靠性、功率穩(wěn)定性及靈活性方面較閃光燈泵浦激光器而言，有了質(zhì)的飛躍。

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　　圖1平頂模式

　　鑒于光纖激光器的應(yīng)用方式靈活多樣，不僅可以作為新機(jī)安裝，也可以對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)線進(jìn)行升級(jí)，所以正在占據(jù)越來(lái)越多的市場(chǎng)份額。之前所有使用Nd:YAG激光器的生產(chǎn)系統(tǒng)都能轉(zhuǎn)換為光纖激光器。隨著市場(chǎng)需求的發(fā)展，現(xiàn)在已有峰值功率達(dá)到20kW高功率光纖激光器可供選擇（見(jiàn)下表）。