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光纤激光器推动高反材料加工技术进步

星之球科技 来源:荣格2016-03-15 我要评论(0 )   

以往用户在使用光纤激光器切割高反材料时,首先想到的是国外的光纤激光器产品,这类具有高反材料切割能力的光纤激光器从上市到占领市场仅仅用了不到6个月。

 以往用户在使用光纤激光器切割高反材料时,首先想到的是国外的光纤激光器产品,这类具有高反材料切割能力的光纤激光器从上市到占领市场仅仅用了不到6个月。这么快的市场扩张得益于激光加工企业对黄铜、紫铜、铝等高反射材料加工的需求。光纤激光器由于其高能量密度、高转换效率、体积小、便于热管理、抗电磁干扰、易维护特性迅速的占领传统激光器加工领域。但在高反材料加工领域,由于光纤激光器本身的光路设计,无法避免光路中反方向传输光对激光器造成的损害。
 
目前,通常采用线性腔或MOPA两种结构来实现高功率光纤激光的输出。当激光器有返回光时,无论高功率激光器采用何种设计,反方向传播的激光均会最终进入泵浦LD内。泵浦LD由于其发光原理,可以承受微弱的返回光,但是加工高反材料时产生的返回光会远远超过泵浦LD可以接受的范围。长时间的高功率返回光将会导致泵浦LD输出下降,并最终使激光器功率下降。
 
中国电子科技集团公司第四十六研究所作为最早研究双包层光纤并将其国产化的单位,在中国高功率激光器事业上写下了浓重的一笔。1998年,第四十六研究所与南开大学合作,首次在中国的光纤生产线上拉制出了掺镱双包层光纤,这使得第四十六研究所在高功率光纤激光器研制方面具有得天独厚的优势。双包层光纤的科研成果使得第四十六研究所率先在2006年实现了400W的输出,并随后完成了全光纤激光器、窄线宽激光器、脉冲激光器等国家重大研发项目。
 
面对光纤激光器无力解决高反材料加工的现状,数次承担过国家型谱等重大专项的核心研发成员开始了对传统光纤激光光路的研究。为了实现光纤激光器在高反材料切割时具有恰当处理返回光的能力,研发人员数据模拟了数种不同原理的激光腔结构,并在实验上一一验证。同时为了保证光纤激光器对碳钢、不锈钢等传统金属材料以及铜和铝等高反射材料的加工效果,研发人员在光路结构设计上保证了高光束质量的输出。经过不懈的努力,最终设计出了一种具有高返回光隔离度的光纤激光器。
 
通过与数个国内知名龙头钣金加工厂以及切割机生产厂的合作,在研制阶段就发现了各种会影响用户使用效果的问题。例如通过对南方、北方,以及各种极端天气下激光器的状态进行实地测试,我们对激光器在不同温度、湿度下的运行状态进行了分析。为了努力使激光器对环境的要求降至最低,重新设计了可以在各种地域工作的激光器。同时,经过超长时间的昼夜钣金加工任务,我们检验了激光器在加工各种不同材料时会遇到的问题,并在光路设计中进行了优化。
 
在经过长时间“摧残”式的激光器实验后,中国电子科技集团公司第四十六研究所的国耀光纤激光器正式推出市场。在与钣金加工企业合作改进之后,国耀激光器的各项性能达到或超过了国内外同类型、同功率产品。国耀激光器在切割碳钢、不锈钢材料时,与IPG的性能一致,同时,具有完全自主知识产权的国耀激光器还具备了切割高反材料的能力,国耀激光500W的光纤激光器在加工效果上与国外同类产品不相上下,在铜和铝的切割上,金属断面均十分平整。长时间的激光器状态监测,保障了国耀激光器在切割高反材料时的稳定性。这些完整的测试结果,标志着国耀激光器具备了同类产品世界领先水平。
 
现在,国耀激光器的身影已经逐渐在世界各地出现,伴随着日益强大的中国,拥有完全自主知识产权的国耀激光器正在冲出国门走向世界。国耀激光将通过严谨创新的态度、注重客户体验的理念为推动钣金加工行业的发展贡献出一份力量。

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