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什么是高反？

一般來講，高反指的是由于加工材料電阻率較小，表面較為光滑，對近紅外激光的吸收率較低，如圖所示，為常見金屬元素的吸收系數，這導致大量的激光發(fā)生發(fā)射，又因為大多數激光器的使用場景均為垂直于材料或者少量傾角。從而導致回返激光重新進入輸出頭，甚至部分回返光耦合進入傳能光纖，沿光纖反向傳輸至激光器內部，使得激光器內部核心部件持續(xù)高溫。

抗高反具體實施方案

在高反材料加工時，一旦出現(xiàn)過高的回返激光進入激光器內部，對切割頭或焊接頭及激光器本身都會有一定的損壞風險，尤其對于高功率光纖激光器產品，回返激光功率明顯會比低功率激光器產品高，損壞風險也更高。當進行高反材料切割加工時，在材料未穿透情況下，會有較高功率的回返光返回至激光器內部，損壞激光器。銳科激光研發(fā)人員針對以上問題，設計了四級抗高反射光保護設計，同時將新增各項回返光監(jiān)測功能，保證激光器在出現(xiàn)異常加工時的實時保護。

01

四級抗高反射光設計

● 光纜輸出頭抗高反光設計

銳科激光設計的QBH、QD以及QP光纖輸出頭，能夠高效的將不可控回返光轉換為可以吸收的光和熱，同時提升輸出頭的吸熱和散熱能力，從而能夠最大程度的避免回返光對內部元器件的影響。對于激光加工系統(tǒng)來說，回返激光首先會對輸出光纜頭產生影響，使輸出光纜出現(xiàn)發(fā)熱甚至損壞的風險，為了保證輸出光纜的安全，在原有設計的基礎上，我們在輸出光纜內部集成了一級回返光剝除裝置，如圖。光纜輸出端加入抗高反光設計能夠第一時間剝除大部分回返激光，降低對激光器內部光學結構的損傷，同時結合水冷散熱設計，有效的將剝除的回返激光吸收，避免其對光纜輸出頭產生熱影響。

● 合束模塊內兩級抗高反光設計

多模塊高功率激光器產品主要基于多單元模塊合束而成，切割高反材料時，回返光經過光纜處的一級抗高反設計后，仍可能有部分光經過輸出光纜反向傳輸至合束內部。因此，考慮合束內的光學器件及光路設計的安全可靠性，合束內部增加了兩級抗高反保護設計，如圖，采用分步式逐級剝除回返激光，保證抗高反保護光學器件安全的同時，降低回返激光對激光器光路結構的影響。

● 單元模塊內抗高反光設計

由于單元模塊內部存在光學諧振腔，低功率的回返激光一旦進入單元模塊內部被諧振腔不斷放大，會嚴重影響激光器的光學穩(wěn)定性，增加激光器損壞風險。為了進一步提升激光器在高反切割時的穩(wěn)定可靠性，結合單元模塊內部的光路設計，增加了單元模塊抗高反光裝置，提升模塊的可靠性，如圖。

02

多重高反軟件監(jiān)控設計（陸續(xù)導入）

高反軟件保護主要為高反監(jiān)控保護，指激光器在加工高反材料時，產生的強回反光進入激光器光學系統(tǒng)中，帶來激光器運行的不穩(wěn)定或光學器件的損壞，而采取的激光器運行狀態(tài)的監(jiān)控或保護機制。

抗高反光裝置雖然能保證激光器在某個回返激光功率閾值內仍可以正常工作而不會損壞，但超過此閾值后激光器仍會存在損壞風險，因此，為了確保回返激光過高時激光器能夠及時保護，多模塊高功率激光器產品內部加入了多重高反軟件保護設計：

● 輸出光纜高反保護設計

當回返光功率較高時，返回的激光會一部分沿原光路返回至輸出光纜光纖中，另一部分則會直接入射到輸出光纜前端，通過對回返激光傳輸問題的研究和監(jiān)控功能集成化技術研究，我們在輸出光纜內部集成了包括光纜溫度監(jiān)控、激光監(jiān)控和回返光監(jiān)控等多項檢測功能，用于對回返激光的實時監(jiān)測。一旦回返激光功率超過了激光器所能承受的范圍時，激光器就會及時關閉出光并進行報警，保證激光器不會損壞，同時也能提醒客戶，此時加工存在異常。

● 合束及光學模塊高反保護設計

考慮到回返激光存在纖芯激光和包層激光兩種，除輸出光纜增加高反保護設計外，我們還在合束內部增加了高反檢測模塊，用來對反向傳輸激光功率進行檢測，并實時監(jiān)控回返激光的功率大小。這種高反檢測模塊不僅能檢測到包層激光，還能檢測到纖芯激光，能夠有效的規(guī)避只檢測包層回返激光時，纖芯回返激光仍會導致激光器損壞的風險。一旦激光器內部存在較高的回返激光時，也能夠及時關閉激光并報警，保證激光器的安全可靠性。

03

切割測試

由于紫銅較低的激光吸收率以及較高的導熱性能使得紫銅表面一直處于鏡面狀態(tài)，源源不斷的激光回返至光纖輸出頭，進而驗證新型光纖輸出頭抗高反能力。

切割鋁板視頻

切割紫銅視頻和非正常切割視頻

上述視頻可以看出，只要操作得當，不管是鋁板、黃銅、紫銅等高反材料，銳科激光器均能駕馭，高效切割，斷面效果好。針對高反非正常加工測試，是為了測試激光器的抗高反能力，通過來回在紫銅板材上劃線，不穿透紫銅板材，此時的返回光極高，激光器仍能正常使用，說明銳科激光器抗高反能力強。

信號視頻

通過以上高反測試看以看出，切割過程中，高反監(jiān)控信號能夠實時傳送到顯示屏。當非正常加工的狀態(tài)下，能監(jiān)測到高反信號，其信號是在激光器閾值之內的。當高反光超過一定閾值時，就會引發(fā)機器報警，提醒工作人員，檢查操作是否有誤。

銳科工藝工程師建議

最后聽聽銳科工藝工程師建議，針對切割高反材料，銳科工藝工程師建議：

(1) 切割黃銅，紫銅等材料時，速度放保守些，留一些空間，不要太極限。

(2) 紫銅必須用氧氣切割，不可以用氮氣或空氣切割。

當出現(xiàn)以下問題時，請立即停機檢查。

(1) 下保護鏡有污染。

(2) 切割高反材料穿孔沒穿透。

(3) 切割高反材料，穿孔穿透了，但是切割沒切透。