過(guò)往的幾年中,高功率二極管激光器(HPDL)已被成功地應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)中。除了用做固態(tài)激光器的泵浦源以外,它們還被用于材料加工中,例如焊接、軟釬焊和熱處理。此前,千瓦級(jí)的系統(tǒng)更為重要,由于它們可被用于金屬薄片的焊接以及局部回火。而目前,更多的微型加工應(yīng)用利用了功率為 500W的HPDL來(lái)進(jìn)行加工。HPDL的光束質(zhì)量高而且聚焦光斑小,這些特點(diǎn)讓HPDL成為一項(xiàng)深具潛力的加工手段。
二極管激光器可被用于直接加工中,或者以光纖耦合系統(tǒng)的形式應(yīng)用到加工中。用于直接加工的激光光斑為矩形焦斑,而光纖耦合系統(tǒng)中常見(jiàn)的是軸向?qū)ΨQ(chēng)的光束(如圖1)。對(duì)于功率在150W范圍內(nèi)的激光器來(lái)說(shuō),人們更多地使用被動(dòng)制冷的光纖耦合激光系統(tǒng)。在半導(dǎo)體中產(chǎn)生的熱量經(jīng)過(guò)一個(gè)大型銅制散熱片進(jìn)行散熱。對(duì)于散熱片的冷卻來(lái)說(shuō),可以使用電熱元件,或者產(chǎn)業(yè)水冷系統(tǒng)。
被動(dòng)式制冷的二極管激光器上風(fēng)在于它的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔,而且所需的維護(hù)量很少。水冷二極管激光器需要使用的制冷劑,在被動(dòng)式制冷的二極管激光器就不需要使用。在多數(shù)情況下,由于使用了大型散熱器,所以被動(dòng)式制冷的二極管激光器無(wú)法得到直接輸出的激光,激光輻射必須通過(guò)光纖來(lái)傳輸,光纖直徑在400到800m。這類(lèi)系統(tǒng)得到的焦斑直徑約在600到1200m,工作間隔為100mm。在一些特殊應(yīng)用中,也可以降低激光功率得到直徑更小的光斑。由于二極管激光器的光束質(zhì)量高,因此若使用200m的光纖,在工件上可以達(dá)到約22W激光能量。若使用焦距更短的透鏡,焦斑直徑可達(dá)120m。
在直接加工應(yīng)用中,若所需的激光功率大于150W,可以使用主動(dòng)冷卻型激光器。這樣,冷卻水的質(zhì)量就變得非常重要。所有相關(guān)的參數(shù)都必須通過(guò)集成探測(cè)器的檢測(cè),以確保系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
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