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光纤激光器在超精密机械加工领域大显身手

导读: 超精密显微机械加工对更高效、小巧、高光束质量激光器的需求推动了光纤激光器开发工作的快速增长。

  对于需要优异模质量和高聚焦性能来实现小形体尺寸的显微机械加工工艺,新型光纤激光器能够很好地实现商业应用。多年来,脉冲Nd:YAG激光一直是金属精密切割、精细焊接和钻孔的首选。在1微米波长附近,与同等二氧化碳激光器相比,其聚焦光学镜更小,更简单,而且可以实现更小的光点尺寸。

  超精密显微机械加工对更高效、小巧、高光束质量激光器的需求推动了光纤激光器开发工作的快速增长。光纤激光器能够在IR光谱区附近工作,与传统激光相比具有多种优势,而且在实现新的显微机械加工应用方面具有更大潜力。

  医疗行业是激光微切割最重要的应用领域之一,光纤激光正在逐步替代脉冲灯泵Nd:YAG激光。这主要是由于以下两个基本原因,医疗设备一般很小:一是它们通常需要安装到狭小区域;二是其制作材料昂贵,减少尺寸也就是降低成本。能够在仅有几微米区域工作的光纤激光器是精巧、昂贵设备的理想解决方案。

  医疗设备行业对微切割需求最强烈的应用可能是支架切割。支架是一种永久插入动脉的纤细、格状金属管。其有助于扩张动脉,疏通血流。这种插入到患病冠状动脉中的圆柱形金属支架,能使血液恢复充分流通。支架所用材料包括316L不锈钢或镍钛合金(形状记忆合金)。

  支架管的典型直径为1~10毫米,壁厚约100微米。关键是切口宽度要小(20~30微米),这就要求光纤激光器需提供较高的光束质量与激光功率稳定性。激光切割必须具有较高的表面质量,较小的热影响区域,而且无残渣。利用100W光纤激光器可以实现超高轮廓精度(<5微米)的无残渣切割(宽度为20微米)。采用单模激光输出以及氮气辅助气体,切割厚度为0.5毫米的316L不锈钢的典型速度大约为5米/分钟。

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