高反射材料的激光加工在目前的製造環境和市場應用中至關(guan) 重要，然而很多類型的激光技術都由於(yu) 對回返光的固有敏感而受到影響，導致在加工過程中出現運行不穩定和破壞性自動關(guan) 機現象，甚至還會(hui) 對激光器造成永久性損害。恩耐激光新一代光纖激光器采用高性能元件和創新型架構應對這些限製，從(cong) 而實現對高反射材料的不間斷處理。

（圖片說明：nLIGHT alta^TM工業(ye) 光纖激光器）

大部分千瓦級光纖激光器采用的是以熔融光纖耦合器合束多路低功率光纖激光器輸出為(wei) 基礎的架構，因而在技術和經濟性上都存在缺陷。更重要的是，在本文背景下，光纖激光器和耦合器模塊可能由於(yu) 材料處理期間發生的回返現象而易於(yu) 出現不穩定或損壞。 

nLIGHT alta^TM光纖激光器采用了新型架構，通過將泵浦二極管和驅動器合並在獨立的泵浦模塊中，以及將增益光纖安裝在可配置的增益模塊中，可實現>4kW的輸出激光並且解決(jue) 了這個(ge) 問題。

（圖片說明：nLIGHT alta^TM激光器的設計在激光器與(yu) 傳(chuan) 輸光纖之間集成了一個(ge) 返射隔離器）

此增益模塊中含有一個(ge) 可靠的，可集成的回返光隔離器，可以保護所有模塊免受工件返射光影響，而做到穩定、不間斷加工高反射材料。這個(ge) 部件已經通過壽命測試並在客戶實際生產(chan) 環境中得到了驗證。使用恩耐光纖激光器的用戶都已成功具備了處理包括銅、金、銀和高度拋光金屬等各種高反射材料的能力。在談及這些結果時， 客戶稱這是他們(men) 首次體(ti) 驗了滿功率，不間斷地加工高反射材料，絲(si) 毫未對設備造成暫停或損害。

回返隔離

因為(wei) 工件表麵的不規則、與(yu) 表麵法線對齊不精確以及處理光學元件采光角度的限製，典型的回返激光通常隻占一小部分激光器的功率，此外，回返現象通常持續時間很短，例如打孔這樣的應用。但是，部分光纖激光器的設計會(hui) 導致難以處理甚至無法處理反射材料。回返造成的損傷(shang) 通常是由於(yu) 光功率在聚合物材料上能量堆積而導致過熱或燃燒引起的。nLIGHT alta^TM光纖激光器會(hui) 剝除耦合到饋送光纖的回返光，並將其引導到水冷光束吸收器，激光在此被轉換為(wei) 熱量，不涉及任何聚合物，從(cong) 而消除了主要的損壞原因。無聚合物的隔離器旨在連續吸收消除>500 W的回返激光，如壽命測試所示。

（圖片說明：在>500W連續消除回反光的條件下，數千小時的連續穩定性壓力測試中並無任何運行不穩定的跡象；以3kW nLIGHT alta^TM光纖激光器快速連續執行4000次打孔的客戶測試，無處理中斷或打孔失敗。）

我們(men) 評估了隔離係統在打孔應用中的性能，其中最高回返信號發生在激光切割期間。在測試中，成功處理了4000 例銅材料連續打孔，沒有中斷或打孔失敗的情況。與(yu) 我們(men) 的回返隔離器所提供的基於(yu) 硬件的穩定保護相反，部分光纖激光器采用了在出現回返時會(hui) 導致激光器無法使用的軟件保護。軟件方法可以保護激光器，但是也妨礙了連續的材料加工。

通過光電探測器可監測被吸收在隔離器中的回返光。此傳(chuan) 感器的實時輸出可供用戶用於(yu) 生產(chan) 監測、優(you) 化和控製，例如打孔監測或包括光束位置和焦點等的工具校準。

（圖片說明：在進行不鏽鋼、鋁和銅金屬板打孔時從(cong) 工件返射的激光信號示例。）

高返射切割結果

金屬板材切割是千瓦級光纖激光器的最大市場。汽車、航空航天、電子工業(ye) （例如輕質材料與(yu) 鋰離子電池電芯等）的應用正逐漸轉向采用包括不鏽鋼/鏡麵不鏽鋼、鋁、黃銅、銅、銀和金等在內(nei) 的高反射材料。

很多這些材料由於(yu) 其打孔時產(chan) 生的高返射現象，在加工時，都極具挑戰性。然而，采用恩耐新型光纖激光器後，尚未發現不穩定或故障的現象。目前，采用3 kW光纖激光器的最大切割厚度為(wei) 12 mm（不鏽鋼、鋁、黃銅）以及10 mm（銅）。切割速度與(yu) 質量等同或優(you) 於(yu) 其他光纖激光器能達到的程度，且不斷進行工藝優(you) 化，增加切割厚度、提高切割速度並改善邊緣質量（圖5）。

（圖片說明：不鏽鋼、鋁、黃銅、紫銅）

高返射焊接結果

nLIGHT alta^TM光纖激光器也已經成功應用於(yu) 低碳鋼、不鏽鋼、鋁、黃銅和銅材料的焊接。焊接通常會(hui) 產(chan) 生比切割程度更高或持續時間更長的回返現象，然而即使以法線入射焊接，也沒有出現激光器不穩定或損壞的情況。下圖所示為(wei) 銅焊接示例，這是非常有難度的應用，已經導致了其他光纖激光器的嚴(yan) 重損壞。

（圖片說明：510係列銅焊接縫(a)及其橫截麵(b)，以及純101係列銅焊接接縫(c)與(yu) 航節後的采樣部分(d)。）

下圖所示為(wei) 恩耐nLIGHT alta^TM光纖激光器與(yu) 某傳(chuan) 統光纖激光器進行黃銅焊接後的截麵 - 前者卓越的焊接質量顯而易見。

（圖片說明：nLIGHT alta 3kW光纖激光器(a)和傳(chuan) 統3kW光纖激光器(b)進行黃銅焊接後的打磨橫截麵表命(a)的超卓焊接質量。(b)中沿著焊縫可見焊接缺陷（氣孔）。）

傳(chuan) 統光纖激光器本身存在的局限性以及強製停機等問題，都導致無法有效處理高反射材料。而恩耐新一代光纖激光器的架構為(wei) 千瓦級激光器材料處理，尤其是高反射材料的處理帶來了一場新革命。nLIGHT alta ^TM回返隔離器完全集成到了激光器架構中，而其它解決(jue) 方案試圖在處理光纖或有自由空間的光學部件上集成保護裝置，或者在有損壞風險時強製關(guan) 閉激光器，然而這些方法，並未從(cong) 根本上解決(jue) 機器損壞問題，反而還減少了設備使用壽命，也限製了處理高反射材料的能力。nLIGHT alta^TM光纖激光器已經被部署在了全球各地極具挑戰的工廠環境中，並且已經在各種應用中展現了無與(yu) 倫(lun) 比的高性能、高穩定性和超長開機時間、以及不間斷地加工處理各種高反射材料的優(you) 勢。