高功率激光器擂台:rofin PK IPG
( 3 )它非常高效并且容易冷却。
光纤激光器一般可将70% ~80%的进入光纤的泵浦能量转换为输出激光。这可以更好地节能, 同时这也意味着光纤激光器只有很少能量被转化为热。所以即使千瓦级的光纤激光器也只需简单可靠的风冷就足够了。同时,细长的光纤具有很高的表面积/体积比,产生的热量沿着光纤长度分布,这样散热很快,损耗小,因此带来一个额外的好处是泵浦阈值功率也相当低(如掺Yb3 + 光纤激光器的泵浦阈值功率可低至10-4W 量级) 。对于四能级系统,泵浦阈值的降低也许不太重要,而对于三能级系统,需要较高的泵浦光强度来达到阈值,如果采用体材料增益介质, 则唯有较大泵浦功率才能激射; 采用光纤结构就可利用很小的泵浦功率来获得激光输出。
( 4 )光纤激光器具有极佳的稳定性、可靠性。
通常传输光束需要借助于光纤的柔绕性质将它转移到目的地(如用于内脏系统的激光医疗) 。而激光耦合需要极为精确的调校。所以常规激光器对碰撞、震动等非常敏感, 一旦光路失准, 就会失效。而光纤激光器本身就是光纤结构, 十分便于使用。同时这种波导结构与标准通信光纤和现有的光纤器件如耦合器、偏振控制器、调制器和滤波器等完全兼容, 并且具有极小的插入损耗(可做到小于0. 01 dB ) , 故可以制作出完全由光纤器件组成的全光纤传输系统, 不必经过光电转换可直接对光信号进行放大和处理, 利于实现超长距离超高速度的信号传输。其高度稳定性带来的好处之一就是使用寿命极长(可达十万小时以上) , 基本上其使用寿命只受限于泵浦半导体激光器, 维护方便,甚至实际上是不需要维护的。
光纤激光器同传统二氧化碳激光器对比
首先,作为主流的传统的激光切割、焊接设备都采用CO2激光器,可以稳定切割20mm以内的碳钢,10mm以内的不锈钢,8mm以下的铝合金。光纤激光器在切割4mm以内的薄板时优势明显,受固体激光波长的影响它在切割厚板时质量较差。激光切割机也不是万能的,CO2激光器的波长为10.6um,固体激光器如YAG或光纤激光器的波长为1.06um,前者比较容易被非金属吸收,可以高质量地切割木材、亚克力、PP、有机玻璃等非金属材料,后者却不易被非金属吸收,故不能切割非金属材料,但两种激光在碰到铜、银、纯铝等高反射材质时都无可奈何。
其次,正是由于CO2和光纤激光两者的波长相差一个数量级,前者是不能用光纤传输的,后者可以用光纤传输,大大增加了加工的柔性化程度。早期在光纤激光器推出市场之前,为了实现三维加工,我们采用光关节技术通过高度精密配合的动态的组合反射镜系统将CO2激光导到三维曲面表面,实现CO2激光的三维加工,这种技术因为国内精密加工技术的限制主要掌握在极少数欧美发达国家手里,价格昂贵,维护要求高,在光纤激光的市场份额逐渐扩大的同时已经逐渐失去其市场。而光纤激光由于它可以通过光纤传输,柔性化程度空前提高,特别是针对汽车行业,由于基本上都是1mm左右的薄板曲面加工,光纤激光配合同样柔性化的机器人系统,成本低,故障点少,维护方便,速度奇快,当仁不让地稳稳占领了这块市场。
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