光纖激光器以其高電光轉換效率,高穩定性,高光束質量和低使用成本等優(you) 點,在激光加工領域正越來越受市場歡迎,且作為(wei) 一種極優(you) 質的光源,近年來成本也在不斷下降,所以傳(chuan) 統的固體(ti) 及氣體(ti) 激光器市場,都在不斷被光纖激光器蠶食。隨著加工的要求越來越高,對光纖激光器的要求也更加多元和苛刻,一些以前不為(wei) 人熟知的行業(ye) 概念也隨之被頻繁提起。“單模”、“多模”就是這樣一對高頻詞。下麵我們(men) 結合圖示,嚐試著做一些簡單的解釋。以供大家後期在麵對選擇時不再盲目。
眾(zhong) 所周知,光纖激光器所激發光束的能量分布近似於(yu) “高斯分布”,所以也被成為(wei) “高斯


高斯光束的能量分布
理論解釋
我們(men) 簡單看一下光纖激光器的原理和構造,它是由泵浦源、多模耦合器 (合束器)、光纖光柵、有源光纖、光束校準輸出模塊以及無源光纖(能量輸出光纖)等組成。當激光器內(nei) 部隻有一個(ge) 泵浦模塊時,就稱之為(wei) 單模激光器,而多個(ge) 泵浦模塊組合在一起,通過合束器讓多束泵浦光進入有源光纖中,這樣可以得到更高功率的光束,這種多模塊組合的激光器就是多模激光器。因而,主流的光纖激光器產(chan) 品中,單模激光器大都為(wei) 中小功率,而高功率產(chan) 品則多是多模激光器。

光纖激光器構造
區別
通過光纖激光器的構造,我們(men) 比較容易理解多模和單模的區別:單模的纖芯比較細,發出的是典型的高斯光束,能量非常集中,類似陡峭的山峰,光束質量也要優(you) 於(yu) 多模;多模相當於(yu) 是多束高斯光束的組合,所以能量分布近似一個(ge) 倒扣的杯子,比較平均,當然光束質量較單模也要差一些。

1500W單模(上)和1500多模(下)對比
應用
基於(yu) 這些特性,單模和多模的應用方向也有所不同,比如,在1mm及以下不鏽鋼/碳鋼薄板的切割中,單模的加工效率明顯優(you) 於(yu) 多模(單模快15%~20%),且切割質量相近;而在2mm及以上的厚板切割中,無論是質量還是效率,高功率的多模激光器都表現更好。同樣在焊接領域,熱傳(chuan) 導焊中,單模激光器可以得到更加均勻平滑的焊縫,所以一些薄材的焊接都采用單模激光器,比如軟包動力電池成組時極耳的疊焊;而在深熔焊中,多模激光器能得到深寬比更優(you) 的焊縫,例如方形動力電池組Bus-Bar的焊接。

單模的熱傳(chuan) 導焊

多模深熔焊
總結
激光器的單模和多模特性是選擇光纖激光器的一個(ge) 重要依據,了解激光器的這些區別之後,今後的采購,生產(chan) 加工和工藝試驗等活動中,就可以根據這些區別合理的選擇不同芯徑,單/多模及功率大小的光纖激光器。
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