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光纤激光器

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光纤激光器的优点,寿命和m2.价值观

在过去10-15年中,光纤激光器的持续发展在一定程度上改变了激光行业。它们现在广泛应用于多个制造部门,并正在稳步成为加工/标记金属(以及许多塑料)的主要激光。这种用途的增加可以归因于许多原因,其中最重要的一个原因是,一般来说,光纤激光器比传统的YAG、CO2、YV04和标准二极管泵浦激光器可靠得多。

在光纤激光器中没有使用内部光学。这就消除了对前后镜或传送(“梁弯曲”)镜的校准需求。这也消除了内部光学污染问题经验与其他激光类型。在污染存在的情况下,由于应用在镜片上的抗反射涂层对特定波长的光束吸收,镜片将会升温。这种加热会引起热透镜效应,导致可能的焦点转移以及能量传输效率降低和最终透镜失效。

光纤激光器与上述激光源相比效率很高。特别是,YAG激光器的效率通常为4-6%,而光纤激光器的效率一般在22-30%之间。增加的效率和消除额外的光学表面允许简单的空气冷却(不需要冷水机),热透镜和稳定性的问题少得多。不需要长时间的热身稳定程序,这也意味着不再需要安全百叶窗和/或水冷梁转储。

某些激光制造商使用一种被称为MOPA(主振荡器功率放大器)的设计,而不是q开关。调q激光器依靠射频源、机电换能器和光声晶体。多年来,这项技术得到了改进,某些激光制造商已经利用这些改进来提高q开关的可靠性和寿命,并提高可实现的脉冲频率。最可靠的q开关脉冲激光器可以从20 - 200Khz工作,而较不先进的q开关激光器限制在10 - 100Khz或20 - 80Khz。

相比之下,MOPA设计利用种子激光器来产生初始的低功率,并通过开关单片光纤的各个部分来产生增益。这些部分被称为可饱和吸收体,这意味着它们可以容纳一定量的能量,然后必须放电。光纤段的开启和关闭速率远大于射频驱动器或调Q激光器的脉冲速率。这使得MOPA配置在某些应用中具有优势,其中暴露材料需要更高频率的脉冲(如许多塑料和某些金属饰面)。伟德亚洲娱乐城地址

MOPA激光器还允许用户选择或改变脉冲宽度(3–500ns)以匹配脉冲频率,其中调Q型激光器具有锁定脉冲宽度(通常为90-120ns或~200ns)。请记住,大约75-80%的所有应用都可以使用20–80Khz、平均脉冲宽度为100ns的频率进行标记,从而使Q开关激光器以较低的成本成为一种功能强大的工具。伟德亚洲娱乐城地址

MOPA激光器使用多个单发射二极管(取决于所需的平均功率输出),并将二极管输出耦合到光纤。单发射极二极管的使用对于激光工业来说是相对较新的。YAG激光器使用自耗闪光灯,CO2激光器使用自耗气体混合物,标准二极管泵浦激光器使用二极管棒或二极管堆,由于冷却要求和温度波动,其寿命有限。这些单发射极二极管已广泛应用于电信行业,其MTTF(平均故障时间)额定值为100000至350,00小时(取决于制造商)。(注:SPI采用最高额定二极管电源,其MTTF为350000)。计算机模拟研究表明,如果额定功率最高的激光器24/7/365输出功率且从不关闭,则在实现任何功率降低之前,激光器应至少持续4.5-6年。在更正常的生产环境中运行激光器,估计每天20小时的实际功率输出,每周6天……激光器预计运行8-14年以上,然后才能看到任何退化。

此外,激光器结构使得系统具有一定的净空(比需要的二极管更多),因此随着二极管老化或效率降低,驱动电压可以增加,从而补偿任何标准损耗。在某些情况下,系统是自校准的,不需要手动干预来补偿二极管退化,因为激光器本身会自动观察泵组上的驱动电压。在其他情况下,可以启动校准例行程序或手动调整。最终,激光器将达到二极管处于其最大驱动电压的点,并且不再能够完全补偿退化。这应该需要很多年的时间(8-14年以上),但是,一旦发生这种情况,可能会选择更换光学子模块。

确定给定激光器整体有效性的另一个关键因素是M2.价值越接近M2.值为1.1或更小(单模),光束质量越高,光束的能量密度越大。这也意味着能量将更均匀地分布在光束的空间剖面上。这将使功率较低的激光器具有较低的M2.数字似乎比具有更高M的高功率激光器更强大或“明亮”2.(在一定的合理范围内)。M的范围2.根据制造商的不同,脉冲光纤激光器的数字从1.1到高达3+不等。

这些进展的结果基本上消除了所需的例行激光维护和储存消耗品的需要。

上述数据表明,与目前使用的任何常规激光器相比,光纤激光器在可靠性方面向前迈出了一大步,可以总结如下:

  • 没有内部光学消除对准或污染问题
  • 壁塞效率为20-30%
  • 单相110vdc电源要求(无变压器或三相要求)
  • 风冷式(不需要冷却器)
  • q开关光纤激光器适用于大多数金属和塑料的75-80%的所有应用,并以较低的成本提供高可靠性伟德亚洲娱乐城地址
  • MOPA光纤激光器提供高可靠性,能够提供更大的频率范围(重复率)和可变脉冲宽度,使其适用于每一种金属和大多数塑料应用伟德亚洲娱乐城地址
  • 光纤激光器使用单发射极二极管,其MTTF为100,000 - 450,000小时
  • 每个激光器内的额外净空(可以补偿二极管的效率低下)
  • 任何失效模式的激光回复率通常小于1%(取决于激光源)
  • 没有日常维护
  • 没有推荐的备件清单或消耗品

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