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    金屬鈑金新聞

    光纖激光在金屬切割領域的應用前景(一)

    星之球激光 來源:武漢華俄激光2012-12-11 我要評論(0 )   

    自激光誕生以來,產業界就對其優異的性能報以極大的興趣,并捷足先登獲得了應用。預計產業界2011使用的激光器產品銷售額超過17億美元,而激光設備的銷售額超過66億美元...

            自激光誕生以來,產業界就對其優異的性能報以極大的興趣,并捷足先登獲得了應用。預計產業界2011使用的激光器產品銷售額超過17億美元,而激光設備的銷售額超過66億美元。其中,金屬加工行業占居絕大部分。

      在金屬加工行業,激光的應用已有數十年的歷史。長期以來,金屬切割領域,1000W以上的CO2激光器占主導地位。近年,以華俄激光為代表的國內激光設備商推出的中功率(500W)燈棒式YAG金屬激光切割機獲得了市場的廣泛的認可,占領了國內低端金屬切割機市場。

      但是,無論是CO2還是燈棒式YAG激光,激光的產生原理決定了其性能受到一定的局限。大功率CO2激光器體積龐大,但激光發散角較小,可以采用飛行光路實現切割的工藝要求,但光斑粗大,能量密度低是其很大的弱點。燈棒式YAG激光的光斑能量密度可以做到遠小于CO2激光器,但光束發散角很大。即使是國內較具代表性的華俄激光的燈棒式YAG激光,也只能實現半飛行光路,難以做到全飛行光路實現切割的工藝要求。

      具有高效、高能量密度及柔軟傳輸性的激光,是金屬切割行業夢寐以求的產品。

      激光器問世不久,美國光學公司(American optical corporation)的Snitzer 和Koester于1963年首先提出光纖激光器和放大器的構思。1966年高錕和Hockham提出了光纖通信的基本概念。1970年后光纖通信經歷研究開發階段(1966-1976),實用化階段(1977-1986)迅速進入1986年以后的大規模光纖通信建設階段。隨著光通信的迅猛發展,光纖制造工藝與半導體激光器生產技術日趨成熟,為光纖激光器和放大器的發展奠定基礎。英國的南安普敦大學和通訊研究實驗室、德國漢堡技術大學、美國的Polaroid  Corporation,Bell實驗室,日本的NTT、Hoya均在光纖激光器研究中取得許多重要成果。

            前蘇聯,在光纖激光應用研究方面,曾經有過輝煌的成績。蘇聯解體后,大批專家流往國外。其中,俄羅斯人IPG 光子公司的締造者、董事會主席和執行總裁、光纖激光工業之父 Valentin Gaportsev 博士是其中的皎皎者。他還出任IRE-Polus 研究與技術聯盟總監職位,他為俄羅斯培養了一大批激光物理學領域年輕的科學家和專家。我國在此領域也有所惠及,俄羅斯在中國的技術合作企業武漢華俄激光工程有限公司也是引進了俄羅斯專家及技術,在激光切割技術方面成績顯著。

      近年來,大功率光纖激光器不斷問市,性能穩定,已經具有了很高的實用價值,并且最大功率達1萬瓦;單模輸出功率高達1000W,光束質量非常好,M2小于1.1。

      光纖激光器的基本結構與固體激光器的結構基本相同。它具有如下主要特點:

     

            (1)光纖作為導波介質,纖芯直徑小,纖內易形成高功率密度,可方便地與目前的光纖通信系統高效連接,構成的激光器具有高轉換效率、低閾值、高增益、輸出光束質量好和線寬窄等特點;

      (2)由于光纖具有極好的柔繞性,激光器可設計得相當小巧靈活、結構緊湊、體積小、易于系統集成、性能價格比高;#p#分頁標題#e#

            (3)由于光纖具有很高的“表面積/體積”比,散熱效果非常好,所以光纖激光器可以工作在-20~70℃的環境溫度內,不需要龐大的水冷系統,只需簡單的風冷即可,且可在惡劣的環境下工作,如在高沖擊、高震動、高溫度、有灰塵的條件下正常運轉;

      (4)具有相當好的可調諧參數和選擇性,能獲得寬調諧范圍(380nm~3900nm)和相當好的單色性和高穩定性,使用壽命長,平均無故障工作時間在10kh甚至100kh以上;

      (5)采用特殊的器件結構可獲得高功率輸出或超短脈沖輸出。

     

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