現(xiàn)在,光纖激光器是由很長(zhǎng)的摻雜雙包層光纖和高可靠性、多模、單發(fā)光體半導(dǎo)體激光器組成,該半導(dǎo)體激光器為光纖外包層提供泵浦光。這些單發(fā)光結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體二極管的壽命高出條行結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體二極管10到100倍,是高可靠性和免維護(hù)運(yùn)行的關(guān)鍵所在。目前,基于相同可靠性設(shè)計(jì)的通訊產(chǎn)品用的半導(dǎo)體泵浦激光器在5W、25度室溫下測(cè)試說(shuō)明MTBF值超出20萬(wàn)小時(shí)。此外,在與其他種類相同功率單模(TEM00)激光器相比,光纖激光器具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),特別在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。主要包括:高墻插(電源)效率、緊湊設(shè)計(jì)、易于進(jìn)行光傳輸和冷卻系統(tǒng)集成以及能提供長(zhǎng)達(dá)1萬(wàn)小時(shí)連續(xù)出光而無(wú)須任何人為看管的免維護(hù)運(yùn)行。
光纖激光器只消耗相當(dāng)于1%的燈泵激光器所需電能,同時(shí)其效率是半導(dǎo)體泵固體激光器(Nd激光系統(tǒng))的兩倍以上。更高的效率、更長(zhǎng)的使用壽命、更少的維護(hù)結(jié)合起來(lái)使得光纖激光器的擁有者的成本富有極強(qiáng)的吸引力。光纖激光器在那些要求近紅外高光束質(zhì)量的激光器應(yīng)用中大有用武之地。他們會(huì)對(duì)小的聚焦光斑、高的功率密度有特殊的興趣,如桌面式的生產(chǎn)。一束100W的激光輸出光斑可以被聚焦到5um那么小,這相當(dāng)于亮度是109W/cm2?,F(xiàn)在光纖激光器的應(yīng)用定位包括:選擇性的焊接、標(biāo)刻、各類藝術(shù)成像、退火、微機(jī)械器件的折曲、1~2mil不銹鋼部件的切割等應(yīng)用。
標(biāo)刻應(yīng)用
光纖激光標(biāo)刻系統(tǒng)占地空間很小,而且完全免維護(hù)。光纖激光器的卓越光模式質(zhì)量特別適合在高精度的標(biāo)刻應(yīng)用。帶有光束準(zhǔn)直裝置的單模光纖和集成的光學(xué)聚焦系統(tǒng)提供了易于集成長(zhǎng)達(dá)7m距離的光束傳輸系統(tǒng)。
一套光纖激光打標(biāo)系統(tǒng)可以由一個(gè)或兩個(gè)功率為25W的光纖激光器,一或兩個(gè)用來(lái)導(dǎo)光到工件上的掃描頭以及一臺(tái)控制掃描頭的工業(yè)電腦組成。這種設(shè)計(jì)比用一個(gè)50W激光器分束到兩個(gè)掃描頭上的方式高出達(dá)4倍以上的效率。該系統(tǒng)最大打標(biāo)范圍是175x295mm,光斑大小是35um,在全標(biāo)刻范圍內(nèi)絕對(duì)定位精度是+/-100um。100mm工作距離時(shí)的聚焦光斑可小到15um。內(nèi)陷的手動(dòng)變焦光學(xué)系統(tǒng)使得聚焦光斑可以根據(jù)需要擴(kuò)大到150um而不需移動(dòng)掃描頭。
材料處理的應(yīng)用
光纖激光器的材料處理是基于材料吸收激光能量的部位被加熱的熱處理過(guò)程。1um左右波長(zhǎng)的激光光能很容易被金屬、塑料及陶瓷材料吸收。
用一個(gè)25W光纖激光器以150mm/Sec的速度在不銹鋼上雕刻字符和商標(biāo)。薄的不銹鋼箔能用15W的光纖激光器以750mm/sec的速度進(jìn)行雕刻。陽(yáng)極電鍍處理過(guò)的鋁片經(jīng)25W激光功率雕刻后則顯現(xiàn)出很高的對(duì)比度。這里,激光能量?jī)H僅把鍍?cè)谏厦娴挠猩⊥繉?ldquo;吹”走而露出下面空白的金屬。另外一個(gè)精密的層移除應(yīng)用是用高能量密度的激光標(biāo)刻汽車發(fā)動(dòng)板或電子鍵盤中的背光照明手柄和按鍵。這里,高聚焦性能適合這類高精密的涂敷層的材料移除應(yīng)用。
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