如何选择不同激光器:光纤、碟片或半导体
http://www.weld21.com 2015-02-25 10:19 来源: 工业激光解决方案


  6、CO2激光器

  CO2激光器是现有的最高功率连续波激光器。和固体激光器相比,主要不同在于其波长在9.4至10.6μm,由于其在金属和非金属材料中不同的激光吸收率而发挥着重要作用。

  CO2激光器的功率范围涵盖从小于10瓦到大于20,000瓦,而且可以在连续波模式或脉冲条件下运转。在具有足够的谐振腔长度下,合适的激光设计能够获得极佳的光束质量。其效能处于圆棒激光器和碟片或光纤激光器之间。目前市场上主要有两种CO2激光器概念,它们都是高频泵浦,但冷却系统和谐振腔形状不同:流动型二氧化碳激光器和扩散冷却型CO2激光器。依据技术的不同,CO2激光器或多或少需要消耗气体,从而使得其运营成本要高于固体激光器。CO2激光器还有一个缺点,其光束只能通过镜面来反射传导。这使得其应用不那么灵活,特别是在切割或焊接等活动应用中。现代扩散冷却型CO2激光器使用基于泵浦技术的晶体管,几乎不需要进行维护。激光器制造商们期望二氧化碳激光器能够立足于中低功率市场,并在激光加工新用户中颇受欢迎。

  7、激光打标和超短脉冲激光器

  激光器有各种不同的运转模式,类型包括:“连续波”在数秒或数分钟内进行不间断的激光操作; “脉冲式”的持续时间为毫秒;“短脉冲”的持续时间为纳秒;“超短脉冲”的持续时间为皮秒,飞秒或更短。

  短脉冲激光打标,脉冲持续时间以纳秒计算,其功率较低,能够通过固体激光器以及二氧化碳激光器来实现。中国是激光打标的****市场,每年需要上万台激光器,以及大量的供应商和技术。大多数激光打标使用10μm(CO2激光器打标)或1μm(固体激光打标)波长。在市场上我们会发现越来越多的绿光(532 nm)和紫外(343 nm)激光器应用于打标和各种材料。依据激光打标需求的不同,激光器需要高功率和高脉冲来保持脉冲稳定。圆棒激光器的光束质量通常要更好,峰值功率更高。特别是在中国,激光器能在高温下工作是至关重要的。打标应用可以通过使用扫描来实现;准确性也是一个重要标准。值得一提的是,很多集成到工作台上的系统是由一位人工进行操作,激光器的安全性(例如机械遮板)也需要考虑。(超)短脉冲激光器出现的时间相对较晚,主要用于不同材料的激光加工,特别是玻璃、陶瓷或印制电路板。基于碟片、光纤或圆棒固体激光器的不同,现在市场上有很多不同类型的超短脉冲激光器。碟片激光器因其卓越的激光参数(平均功率、光束质量和光束稳定性)以及激光微加工领域的领先技术而胜出。圆棒激光器也具有高平均功率,但是稳定性稍差。光纤激光器被用于使用更低功率来实现皮秒激光器,或者更高功率但是更长脉冲持续时间,这在某些应用上存在局限性。为了确定哪种产品满足所查询激光器应用的个性化需求,通常需要进行一些讨论和试验。

  8、激光组件

  激光源通常不能单独使用。激光束一般必须通过反射镜或激光光缆进行传输,也必须聚焦到工件上。只有一些供应商提供“一站式解决方案”,同时供应激光源和激光组件。最糟糕的情况是,最终解决方案是通过使用不同供应商的产品来实现的,从而会出现失败的状况。最重要的是:反射镜、分束器、激光光缆、加工光学器件、扫描器。

  9、激光器安全

  最后,在所有激光应用中都必须考虑激光的安全性。通常工业激光器被分为4个等级,4级为最高。

  CO2激光器的激光辐射波长为10μm,固体激光器为1μm,肉眼不可见,对人有伤害。特别是固体激光器光束波长1μm,风险极大。这一波长通过角膜进入眼睛。和可见光一样,激光聚焦于视网膜。通过眼球的晶状体聚焦,激光光束将对视网膜造成超过其承受能力50000倍的损害。因此,在使用固态激光器的时候需要特殊眼部安全防护措施—— 专门用于切割、焊接或打标。相反,CO2激光器的激光束波长为10μm,可以被角膜吸收。人们直接被激光束轰击虽然很危险,但发生的几率很低。基于这些考虑,激光器特别是在应用固体激光器时,必须配备全面的激光保护装备。

  在中国,越来越多的激光系统制造商遵循GB 18490-2001这一安全标准,代表着国际标准ISO 11553:1996。在2014年3月的上海激光展上,中国光学学会激光加工专委会主任王又良教授启动工业激光安全生产的倡议。中国领先的制造商们都纷纷响应这一倡议,签署了提高其激光系统安全性的协议。这对于激光器市场和激光技术使用者来说都是非常重要的一步。



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