什麽(me) 是高反？

一般來講，高反指的是由於(yu) 加工材料電阻率較小，表麵較為(wei) 光滑，對近紅外激光的吸收率較低，如圖所示，為(wei) 常見金屬元素的吸收係數，這導致大量的激光發生發射，又因為(wei) 大多數激光器的使用場景均為(wei) 垂直於(yu) 材料或者少量傾(qing) 角。從(cong) 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(chuan) 能光纖，沿光纖反向傳(chuan) 輸至激光器內(nei) 部，使得激光器內(nei) 部核心部件持續高溫。

抗高反具體(ti) 實施方案

在高反材料加工時，一旦出現過高的回返激光進入激光器內(nei) 部，對切割頭或焊接頭及激光器本身都會(hui) 有一定的損壞風險，尤其對於(yu) 高功率光纖激光器產(chan) 品，回返激光功率明顯會(hui) 比低功率激光器產(chan) 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(hui) 有較高功率的回返光返回至激光器內(nei) 部，損壞激光器。銳科激光研發人員針對以上問題，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測功能，保證激光器在出現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(wei) 可以吸收的光和熱，同時提升輸出頭的吸熱和散熱能力，從(cong) 而能夠最大程度的避免回返光對內(nei) 部元器件的影響。對於(yu) 激光加工係統來說，回返激光首先會(hui) 對輸出光纜頭產(chan) 生影響，使輸出光纜出現發熱甚至損壞的風險，為(wei) 了保證輸出光纜的安全，在原有設計的基礎上，我們(men) 在輸出光纜內(nei) 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(nei) 部光學結構的損傷(shang) ，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(chan) 生熱影響。

合束模塊內(nei) 兩(liang) 級抗高反光設計

多模塊高功率激光器產(chan) 品主要基於(yu) 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後，仍可能有部分光經過輸出光纜反向傳(chuan) 輸至合束內(nei) 部。因此，考慮合束內(nei) 的光學器件及光路設計的安全可靠性，合束內(nei) 部增加了兩(liang) 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(nei) 抗高反光設計

由於(yu) 單元模塊內(nei) 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(nei) 部被諧振腔不斷放大，會(hui) 嚴(yan) 重影響激光器的光學穩定性，增加激光器損壞風險。為(wei) 了進一步提升激光器在高反切割時的穩定可靠性，結合單元模塊內(nei) 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多重高反軟件監控設計（陸續導入）

高反軟件保護主要為(wei) 高反監控保護，指激光器在加工高反材料時，產(chan) 生的強回反光進入激光器光學係統中，帶來激光器運行的不穩定或光學器件的損壞，而采取的激光器運行狀態的監控或保護機製。

抗高反光裝置雖然能保證激光器在某個(ge) 回返激光功率閾值內(nei) 仍可以正常工作而不會(hui) 損壞，但超過此閾值後激光器仍會(hui) 存在損壞風險，因此，為(wei) 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(chan) 品內(nei) 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(hui) 一部分沿原光路返回至輸出光纜光纖中，另一部分則會(hui) 直接入射到輸出光纜前端，通過對回返激光傳(chuan) 輸問題的研究和監控功能集成化技術研究，我們(men) 在輸出光纜內(nei) 部集成了包括光纜溫度監控、激光監控和回返光監控等多項檢測功能，用於(yu) 對回返激光的實時監測。一旦回返激光功率超過了激光器所能承受的範圍時，激光器就會(hui) 及時關(guan) 閉出光並進行報警，保證激光器不會(hui) 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(liang) 種，除輸出光纜增加高反保護設計外，我們(men) 還在合束內(nei) 部增加了高反檢測模塊，用來對反向傳(chuan) 輸激光功率進行檢測，並實時監控回返激光的功率大小。這種高反檢測模塊不僅(jin) 能檢測到包層激光，還能檢測到纖芯激光，能夠有效的規避隻檢測包層回返激光時，纖芯回返激光仍會(hui) 導致激光器損壞的風險。一旦激光器內(nei) 部存在較高的回返激光時，也能夠及時關(guan) 閉激光並報警，保證激光器的安全可靠性。

03切割測試

由於(yu) 紫銅較低的激光吸收率以及較高的導熱性能使得紫銅表麵一直處於(yu) 鏡麵狀態，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

切割紫銅視頻和非正常切割

上述視頻可以看出，隻要操作得當，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，斷麵效果好。針對高反非正常加工測試，是為(wei) 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。

信號展示

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

針對切割高反材料，聽聽工藝工程師建議：

(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。

當出現以下問題時，請立即停機檢查。

(1) 下保護鏡有汙染。

(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。