近年來(lái)，消費(fèi)類電子和5G等行業(yè)的發(fā)展對(duì)高反材料的精密焊接需求越來(lái)越旺盛，對(duì)長(zhǎng)脈沖綠光激光器也提出了迫切需求。大族激光緊扣市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)，展現(xiàn)激光領(lǐng)軍企業(yè)創(chuàng)新技術(shù)和最新作為：在國(guó)內(nèi)率先開(kāi)展了大能量、高峰值的長(zhǎng)脈沖綠光激光器研發(fā)，迅速突破峰值功率1kW的技術(shù)指標(biāo)，并在該激光器平臺(tái)上開(kāi)展了大量的應(yīng)用工藝研究，改善國(guó)內(nèi)長(zhǎng)脈沖綠光激光器應(yīng)用工藝開(kāi)發(fā)落后現(xiàn)狀。大族激光為該機(jī)型國(guó)內(nèi)首家可提供成熟的公司，目前已批量生產(chǎn)推向市場(chǎng)，已發(fā)往國(guó)內(nèi)、外客戶投產(chǎn)，形成批量訂單。
長(zhǎng)脈沖綠光激光器具有單脈沖能量大、峰值功率高等優(yōu)點(diǎn)，非常適合于銅、金等高反材料的焊接。對(duì)于倍頻效率低的問(wèn)題，我們進(jìn)行了激光器諧振腔設(shè)計(jì)及倍頻晶體熱沉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為了保證輸出綠光的穩(wěn)定性，對(duì)激光器功率反饋系統(tǒng)進(jìn)行了獨(dú)特設(shè)計(jì)。
激光器諧振腔結(jié)構(gòu)對(duì)基頻激光的光束質(zhì)量、腔內(nèi)的光強(qiáng)分布、熱穩(wěn)定性具有決定性影響。當(dāng)前固體激光器有多種諧振腔構(gòu)型，如平平腔、凹凸腔、望遠(yuǎn)鏡腔等。要獲得高效倍頻，通常要求入射到倍頻晶體上的基頻激光具有高的光束質(zhì)量、低的發(fā)散角和高的峰值功率密度。
整機(jī)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的綠光激光器是基于大族激光成熟的燈泵浦激光器平臺(tái),望遠(yuǎn)鏡諧振腔可以在緊湊的諧振腔結(jié)構(gòu)下獲得優(yōu)異的光束質(zhì)量。縮束一側(cè)全反鏡表面的光束尺寸較凹凸腔寬，利于避免全反鏡片的損傷及減小入射到倍頻晶體上的發(fā)散角。
諧振腔結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)對(duì)于激光器工作過(guò)程中的熱穩(wěn)定性有較大影響，大族激光開(kāi)展了諧振腔結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)及優(yōu)化工作，通過(guò)嚴(yán)格計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究，開(kāi)發(fā)了一套具有優(yōu)異熱穩(wěn)定性的諧振腔結(jié)構(gòu)。該激光器整機(jī)系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，獲得的激光倍頻效率大于35%。在未輔助功率反饋控制的情況下，輸出綠光仍能保持功率穩(wěn)定性。
內(nèi)部光路結(jié)構(gòu)圖
激光器輸出功率和能量穩(wěn)定性對(duì)于激光焊接工藝的穩(wěn)定性具有重要影響，是綠光激光器能夠?qū)崿F(xiàn)批量化工業(yè)應(yīng)用的前提條件之一。大族激光獨(dú)立開(kāi)發(fā)了輸出激光直接探測(cè)的反饋系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)反饋光路的優(yōu)化和反饋控制電路的重新設(shè)計(jì)，獲得了較高反饋精度，整機(jī)的輸出功率穩(wěn)定性達(dá)到了±1.5%。倍頻效率對(duì)激光器安全工作至關(guān)重要，為避免激光器的器件損傷或失調(diào)導(dǎo)致系統(tǒng)損壞，在功率反饋系統(tǒng)中集成了激光器狀態(tài)的自檢功能。
在檢測(cè)到系統(tǒng)工作狀態(tài)異常條件下，自動(dòng)切斷激光器并發(fā)送報(bào)警信號(hào)。例如，自檢功能可檢測(cè)到整機(jī)在運(yùn)輸過(guò)程中內(nèi)部光路的振動(dòng)是否對(duì)整個(gè)光路造成影響，以及在激光器輸出能量出現(xiàn)異常時(shí)，自動(dòng)報(bào)警提醒。這大大降低了器件損傷的概率，提升了系統(tǒng)工作可靠性和經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。
紫銅對(duì)綠光的吸收率達(dá)40%（對(duì)紅光約為5%）
鋼鐵對(duì)綠光的吸收率達(dá)50%（對(duì)紅光約為38%）
金對(duì)綠光的吸收率達(dá)30%（對(duì)紅光約為5%）
實(shí)際應(yīng)用案例
（a）純金樣品 （b）25x （c）100x
焊接要求：純金對(duì)接，強(qiáng)度高，焊縫表面光滑，無(wú)氣孔、飛濺、凹坑等缺陷。
焊接難點(diǎn)：純金對(duì)傳統(tǒng)的紅外激光吸收極低，傳統(tǒng)激光焊接容易產(chǎn)生飛濺，焊點(diǎn)大小不均、表面粗糙。
從左到右： 0.1mm厚紫銅與0.1mm厚紫銅
0.1mm厚紫銅與0.2mm厚鋁合金
手機(jī)連接片點(diǎn)焊-黃銅
采用綠光激光分別對(duì)0.1mm厚紫銅與0.1mm厚紫銅搭接焊，以及0.1mm厚紫銅與0.2mm厚鋁合金搭接焊。焊后表面無(wú)需清理，無(wú)飛濺產(chǎn)生，焊點(diǎn)大小均勻，焊點(diǎn)成型好，焊接質(zhì)量高，同時(shí)，在焊接過(guò)程中保持穩(wěn)定，所需能量也更低。
綠光激光器可極大改善激光焊接在金銀銅等高反材料中的效果，是特種波長(zhǎng)激光器領(lǐng)域中十分有潛力的?個(gè)分支方向。在日常的應(yīng)用中，除了用于高反材料的焊接，如銅、鋁、金、銀，此款產(chǎn)品還應(yīng)用于醫(yī)療設(shè)備電子、手機(jī)通訊、電子元件、汽車(chē)配件等行業(yè)。
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