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深度解讀

千瓦級MOPA量產(chǎn),激光配件如何選?

激光制造網(wǎng) 來源:光至科技2023-09-08 我要評論(0 )   

隨著科學技術的不斷發(fā)展及各應用領域的拓展,激光加工技術正逐步滲透到各行各業(yè)中并成為重要的加工工具。在激光器的應用中,千瓦級MOPA(Master Oscillator Power-Ampli...

隨著科學技術的不斷發(fā)展及各應用領域的拓展,激光加工技術正逐步滲透到各行各業(yè)中并成為重要的加工工具。在激光器的應用中,千瓦級MOPA(Master Oscillator Power-Amplifier)激光器由于峰值功率高、穿透力強、熱影響低等優(yōu)勢,廣泛應用于材料加工、科研實驗等領域,是幫助企業(yè)提質(zhì)增效的理想工具。但正是其功率高,要想發(fā)揮好千瓦級MOPA激光器的最大加工功效,配件的選擇至關重要。只有選用了合適的激光配件,才能確保激光器能夠穩(wěn)定且高效地工作,更好地滿足各種應用需求。


01、千瓦級MOPA量產(chǎn),性能技術指標高


能夠穩(wěn)定量產(chǎn)千瓦級單模MOPA激光器是衡量一個公司MOPA激光器研發(fā)生產(chǎn)制造實力的重要表現(xiàn),光至科技在多輪產(chǎn)品迭代并投入市場經(jīng)過檢驗后,已成為全球千瓦級MOPA激光器的主要供應商之一。


光至科技推出多版本1000W高功率MOPA光纖激光器能多維度滿足各類應用場合的加工需求。


光至科技千瓦級MOPA系列主要產(chǎn)品


功率穩(wěn)定性高


24h滿功率輸出波動小于<3%


光束質(zhì)量可控


單模高斯光束              多模平頂光束


端面泵浦信號耦合技術,更加精細合理的能級分配,獨特的生產(chǎn)盤繞工藝,加上具備優(yōu)良熱透晶體的單模高功率準直隔離器,輸出功率達1000W的同時,還能保證優(yōu)異的光束質(zhì)量。


在光纖激光器加工領域,特別是高功率MOPA納秒脈沖光纖激光器的加工,因其峰值功率高、脈沖能量大、頻率高,對于配件的選擇尤其重要,影響高功率脈沖激光加工效果的主要配件包括掃描振鏡、聚焦場鏡和反射鏡。


02、掃描振鏡如何選?


振鏡掃描技術的努力方向是完成高速度、高精度的掃描任務,其決定因素主要有兩方面,一個是可實現(xiàn)高速度、高精度的控制系統(tǒng),另一個則是響應速度更快的振鏡掃描器。振鏡的結(jié)構(gòu)主要包括反射鏡、電機和驅(qū)動卡三部分,其中鏡片對加工的穩(wěn)定性至關重要。



振鏡鏡片材質(zhì)及影響指標


掃描振鏡的熱管理系統(tǒng),也是保證長期加工穩(wěn)定性的重要因素。溫度差會導致振鏡產(chǎn)生漂移,降低定位精度,典型數(shù)值如下,通過水冷主動散熱方式,可以提高30%的長期加工穩(wěn)定性。


振鏡典型溫漂數(shù)值


無水冷裝置振鏡溫度梯度    水冷結(jié)構(gòu)作用下振鏡溫度梯度


水冷裝置可以有效帶走熱量,確保振鏡長期穩(wěn)定運行。主要技術手段為通過冷卻水道的優(yōu)化設計,獲得低紊流冷卻水流場,設計高效外部熱交換裝置結(jié)構(gòu)等。


千瓦級高功率MOPA脈沖激光系統(tǒng)中,我們強烈推薦選用高質(zhì)量的石英鏡片和帶水冷系統(tǒng)的振鏡系統(tǒng)。


03、聚焦場鏡如何選?


場鏡是把準直的激光束聚焦于一點,提高激光光束的能量密度,利用激光的高能量對材料進行各種切割、打標、焊接、清洗及表面處理等各種材料加工。


場鏡的因素影響到加工質(zhì)量及效果的主要方面在于場鏡的材質(zhì)及所配的轉(zhuǎn)接圈的高度。場鏡的材質(zhì)主要有玻璃和石英,兩者的區(qū)別在于對高功率的熱透鏡效應,聚焦場鏡受激光束連續(xù)照射較長時間后,由于溫度升高產(chǎn)生熱變形,進而引起透過型光學元件的折射率和反射型光學元件的反射方向發(fā)生變化,熱透鏡效應的產(chǎn)生會對激光的模式和聚焦后的焦點位置產(chǎn)生影響,進而嚴重影響加工效果。石英的熱膨脹系數(shù)低,透過率高,是高功率場鏡較優(yōu)的材質(zhì)選擇,必要的時候還要增加水冷模塊。


正常效果                熱透鏡效果


場鏡匹配振鏡的轉(zhuǎn)接環(huán)也是影響設備及加工的重要因素,合適的轉(zhuǎn)接環(huán)高度可以避開場鏡的后返點,還能保證加工的幅面。若過高或過低都會帶來相應的問題。


千瓦級高功率MOPA脈沖激光系統(tǒng)中,我們強烈推薦選用帶水冷模塊的高質(zhì)量石英場鏡并配合適高度的場鏡專用轉(zhuǎn)接圈。


04、反射鏡片如何配?


反射鏡片在光路結(jié)構(gòu)中主要作用是改變光路方向,選用質(zhì)量好的反射鏡片及規(guī)范的安裝方式能在一些特殊應用中發(fā)揮較大作用,但質(zhì)量差的鏡片及不合理的安裝方式也會帶來新的問題。鏡片的材質(zhì)特性是由激光的波長和功率決定的,其襯底一般采用熔融石英或晶體硅制成,激光反射膜一般采用銀膜或透明電介質(zhì)膜,具有反射率大、吸收率小、耐激光破壞閾值高的特點。


理想的平面反射鏡不會對聚焦質(zhì)量造成影響,但在實際使用中,有可能因為螺絲固定等張力因素導致反射平面變形類似柱面鏡,畸變主要影響聚焦光斑質(zhì)量,帶來像散等低階像差,使聚焦光斑不能達到衍射極限,影響加工質(zhì)量及效果。


不良固定工藝導致平面反射鏡面型精度劣化

千瓦級高功率MOPA脈沖激光系統(tǒng)中,我們強烈推薦選用高質(zhì)量石英反射鏡并選擇合適的安裝方式保證鏡片受力而不變形。


今年6月,光至科技憑借1000W高功率單模MOPA脈沖光纖激光器在“紅光獎”第六屆中國激光行業(yè)創(chuàng)新貢獻獎評選活動中,榮獲“光纖激光器創(chuàng)新獎”這一榮譽。當前,光至科技1000W單模MOPA激光器已實現(xiàn)量產(chǎn),且成功交付客戶進行常態(tài)化工業(yè)生產(chǎn)。



結(jié)合我們在前期工藝驗證及在實際激光應用過程中遇到的各類問題,除了更換更好石英材質(zhì)鏡片外,在不同的使用環(huán)境中,也應檢查各光學元件(如:輸出頭鏡片、準直器、合束鏡片等)的臟污,損壞情況,進行及時的清潔與更換,光至科技將為您提供更優(yōu)異的產(chǎn)品質(zhì)量和售后保障。


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