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    碟片激光器的原理及優勢

    [時間:2015-03-30 瀏覽次數:2927]

      碟片激光器(Disk Laser),又稱圓盤激光器,它與傳統的固體激光器的本質區別在于激光工作物質的形狀。將傳統的固體激光器的棒狀晶體改為碟片晶體,這一創新理念將固體 激光器推向了一個新時代。碟片激光器以其極佳的光束質量和轉換效率在工業制造業中得到了日益廣泛的應用。

      碟片激光器原理

      激光器設計過程的一個重要問題是激光工作物質的冷卻,冷卻效果直接關系到激光器的質量。如下圖所示,由于傳統的棒狀激光晶體只能側面冷卻,即冷卻須通過晶體棒的徑向熱傳導來實現,因此棒內溫度呈拋物線形型分布,導致在棒內形成所謂的熱透鏡。這種熱透鏡效應會嚴重影響激光束的質量,并隨抽運功率的變化而變化。抽運功率越大,熱透鏡效應越大,

      熱透鏡的焦距越短,激光甚至可能由穩態變為非穩態,從而嚴重限制了固體激光器向高功率方向的發展。

    碟片激光器的原理及優勢

      碟片激光器的優勢

      (1)模塊式結構

      整個激光器采用模塊式結構。各模塊均可在客戶現場迅速更換。冷卻系統和導光系統與激光源集成在一起,結構緊湊,占地面積小,安裝調試快。

      (2)極好的光束質量,并且標準化

      通快所有超過2kW的碟片激光器,光束參數積(BPP)均被標準化為8mm/mrad。激光器不隨運行模式的變化而改變,且與通快所有光學元件兼容。

      (3)抽運光和受激輻射光的光斑尺寸均較大

      由于碟片激光器內的光斑尺寸較大,因此各光學元件上承受的光功率密度較小。光學元件鍍層的損壞閾值通常約為500MW/cm2,石英的損壞聞值為2—3GW/cm2。通快碟片激光器諧振腔內的功率密度通常小于0.5MW/cm2,耦合光纖上的功率密度小于30MW/cm2。如此低的功率密度不會造成光學元件的損壞,也不會產生非線性效應,從而確保了運行的穩定可靠性。

      (4)采用激光功率實時反饋控制系統

      實時反饋控制系統可使到達加T件上的功率保持穩定,加工結果具有極好的可重復性。碟片激光器預熱時間幾乎為零,可調功率范圍為1%-100%。由于碟片激光器徹底解決了熱透鏡效應的問題,因此在整個功率范圍內激光功率、光斑大小、光束發散角都是穩定的,光束的波前不發生畸變。

      (5)光纖可在激光器繼續運行的狀態下即插即用。

      在某——光纖出故障的情況下,更換該光纖時,只需關閉該光纖的光路,不必關機,其它光纖可繼續輸出激光。光纖更換操作簡單,即捅即用,無需任何工具,也無需對準調校。接口處具有防塵裝置,嚴密防止灰塵從光纖連接處進入光學元件區域。

    碟片激光器的原理及優勢

      (6)安全可靠

      加工過程中,即使被加工的材料反射率很大,以致有激光回射到激光器內,對于激光器本身以及加工效果均無影響,也對材料加工、光纖長度無任何限制。激光操作安全性獲德國安全證書。

      (7)抽運二極管模塊更換簡單迅速

      安裝在抽運模塊上的二極管陣列也是模塊結構。二極管陣列模塊具有很長的使用壽命,其保修期為3年或2萬小時。無論是有計劃的更換。還是因突發故障需要立即更換都無需停機。在某一個模塊出故障時,控制系統會報警并自動地適當提高其它模塊的電流以保持激光輸出功率恒定,用戶還可以繼續工作十幾甚至幾十個小時。生產現場更換抽運二極管模塊非常簡單,操作人員無需培訓。

      (8)具有遠程診斷功能

      通快建立了全球范圍的服務網,如客戶現場的機器發生故障,無論是激光器還是光學元件,除了工程師可以迅速趕到現場外,還可先通過網絡向通快德國總部的服務熱線(每天24小時不停斷)求助。服務熱線的工程師可以通過網絡直接對機器提供診斷,不僅大大減少服務費用,還可以對機器進行預防性的維護。

      (9)優良的外圍設備及網絡系統

      激光器可以通過控制接口靈活連接多個工作站和多臺激光器,形成激光網絡。通過編程,可以給各個工作站和激光器指派工作任務,完成自動化的流水線生產。

      (10)提供工業應用整體解決方案

      通快在工業制造技術的激光應用方面積累了豐富的經驗。他不僅能完全一手生產激光器、導光系統、光纖、光學元件及附件、標準控制接口、控制軟件等一系列完整激光設備所需要的硬件和軟件,而且具有強大的研發隊伍和實驗室,可給客戶提供實驗測試乃至整體解決方案。許多已被實踐證明行之有效的加工數據已輸入機器的數據庫內供用戶隨時調用,從而為客戶節省了大量研發時間。

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