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激光的发展历程

发布时间:[2019-08-20 15:59:28]

10多年前,市售的1微米激光器超过千瓦级功率阈值,成为工业过程的可行工具。尽管当时这些激光切割机厂家生产的激光器完全取代所有其他激光器的说法没有说明,但这种曾经破坏性的技术已成为主流,高功率固态光纤和盘式激光器目前占工业激光器市场的20%至25%。

十多年来,激光器的固有优势 - 高效率; 卓越的光束质量; 低运营成本 - 证明自己是真实的和持续的。其中一个特点是卓越的光束质量,在材料加工方面遇到了一些挑战,在这里,激光切割机厂家的设计已成为成功的关键。

光束质量 - 指定为M平方(M 2)值,光束参数乘积(BPP),有时也称为亮度 -基本上测量光束聚焦的程度。理论上,具有最终可聚焦性的理想光束质量(产生尽可能小的聚焦光斑尺寸的能力)被称为衍射极限并且具有 等于1 的M 2值。

由于它们的设计和结构,光纤和盘式激光器产生的本质上是衍射限制光束。在单模操作中,激光的能量最高度集中在光束的中心,形成所谓的高斯分布。虽然模式和光束质量都会在较高功率下降低,但多千瓦1微米激光器可提供应用于材料加工应用的最强,紧密聚焦,最高能量密度和最低发散光束。

光纤传输的激光器一直需要准直,而高功率的1微米激光器也不例外。准直从输出光纤获取光束能量并将其变成光束尺寸 - 直径从5到45毫米 - 可以通过镜头和镜子进行定向和聚焦。

高功率1微米激光器最早的处理头具有与脉冲激光器相同的光学器件,因为波长相似且很容易获得。这导致许多镜子,透镜和盖板滑块因小直径,高质量的光束模式的强烈能量密度而遭受灾难性损坏或破坏。因此,激光切割机厂家将基板材料转换为光学级熔融石英,具有更好的热特性和更高的损伤阈值。

重新计算聚焦透镜几何形状以更好地匹配激光的可聚焦性属性。虽然简单的平凸透镜适用于多种应用(并且由于其低成本,简单设计和易于获得而仍然是优选的),非球面和不对称双合透镜变得更加普遍。不同于平凸,一面平坦,另一面倒圆,这些镜片替代品采用了其他形状,有助于实现更真实的准直和精确聚焦。最后,定制抗反射涂层(或镜子情况下的反射涂层)以处理激光的1微米波长。

处理头机制还需要额外的关注和改进。盖子滑动位置更靠近镜头底部,以尽可能低的能量密度捕获最大光束直径。众所周知,焦点位置是切割不同材料的关键参数之一,并且该特征的分辨率,精度和自动化得到了增强。

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