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碟片激光器的原理及优势

[时间:2015-03-30 浏览次数:1256]

  碟片激光器(Disk Laser),又称圆盘激光器,它与传统的固体激光器的本质区别在于激光工作物质的形状。将传统的固体激光器的棒状晶体改为碟片晶体,这一创新理念将固体 激光器推向了一个新时代。碟片激光器以其极佳的光束质量和转换效率在工业制造业中得到了日益广泛的应用。

  碟片激光器原理

  激光器设计过程的一个重要问题是激光工作物质的冷却,冷却效果直接关系到激光器的质量。如下图所示,由于传统的棒状激光晶体只能侧面冷却,即冷却须通过晶体棒的径向热传导来实现,因此棒内温度呈抛物线形型分布,导致在棒内形成所谓的热透镜。这种热透镜效应会严重影响激光束的质量,并随抽运功率的变化而变化。抽运功率越大,热透镜效应越大,

  热透镜的焦距越短,激光甚至可能由稳态变为非稳态,从而严重限制了固体激光器向高功率方向的发展。

碟片激光器的原理及优势

  碟片激光器的优势

  (1)模块式结构

  整个激光器采用模块式结构。各模块均可在客户现场迅速更换。冷却系统和导光系统与激光源集成在一起,结构紧凑,占地面积小,安装调试快。

  (2)极好的光束质量,并且标准化

  通快所有超过2kW的碟片激光器,光束参数积(BPP)均被标准化为8mm/mrad。激光器不随运行模式的变化而改变,且与通快所有光学元件兼容。

  (3)抽运光和受激辐射光的光斑尺寸均较大

  由于碟片激光器内的光斑尺寸较大,因此各光学元件上承受的光功率密度较小。光学元件镀层的损坏阈值通常约为500MW/cm2,石英的损坏闻值为2—3GW/cm2。通快碟片激光器谐振腔内的功率密度通常小于0.5MW/cm2,耦合光纤上的功率密度小于30MW/cm2。如此低的功率密度不会造成光学元件的损坏,也不会产生非线性效应,从而确保了运行的稳定可靠性。

  (4)采用激光功率实时反馈控制系统

  实时反馈控制系统可使到达加T件上的功率保持稳定,加工结果具有极好的可重复性。碟片激光器预热时间几乎为零,可调功率范围为1%-100%。由于碟片激光器彻底解决了热透镜效应的问题,因此在整个功率范围内激光功率、光斑大小、光束发散角都是稳定的,光束的波前不发生畸变。

  (5)光纤可在激光器继续运行的状态下即插即用。

  在某——光纤出故障的情况下,更换该光纤时,只需关闭该光纤的光路,不必关机,其它光纤可继续输出激光。光纤更换操作简单,即捅即用,无需任何工具,也无需对准调校。接口处具有防尘装置,严密防止灰尘从光纤连接处进入光学元件区域。

碟片激光器的原理及优势

  (6)安全可靠

  加工过程中,即使被加工的材料反射率很大,以致有激光回射到激光器内,对于激光器本身以及加工效果均无影响,也对材料加工、光纤长度无任何限制。激光操作安全性获德国安全证书。

  (7)抽运二极管模块更换简单迅速

  安装在抽运模块上的二极管阵列也是模块结构。二极管阵列模块具有很长的使用寿命,其保修期为3年或2万小时。无论是有计划的更换。还是因突发故障需要立即更换都无需停机。在某一个模块出故障时,控制系统会报警并自动地适当提高其它模块的电流以保持激光输出功率恒定,用户还可以继续工作十几甚至几十个小时。生产现场更换抽运二极管模块非常简单,操作人员无需培训。

  (8)具有远程诊断功能

  通快建立了全球范围的服务网,如客户现场的机器发生故障,无论是激光器还是光学元件,除了工程师可以迅速赶到现场外,还可先通过网络向通快德国总部的服务热线(每天24小时不停断)求助。服务热线的工程师可以通过网络直接对机器提供诊断,不仅大大减少服务费用,还可以对机器进行预防性的维护。

  (9)优良的外围设备及网络系统

  激光器可以通过控制接口灵活连接多个工作站和多台激光器,形成激光网络。通过编程,可以给各个工作站和激光器指派工作任务,完成自动化的流水线生产。

  (10)提供工业应用整体解决方案

  通快在工业制造技术的激光应用方面积累了丰富的经验。他不仅能完全一手生产激光器、导光系统、光纤、光学元件及附件、标准控制接口、控制软件等一系列完整激光设备所需要的硬件和软件,而且具有强大的研发队伍和实验室,可给客户提供实验测试乃至整体解决方案。许多已被实践证明行之有效的加工数据已输入机器的数据库内供用户随时调用,从而为客户节省了大量研发时间。

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