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光纖激光器

IPG光纖激光器常見問題解答

星之球激光 來源:光電社區2011-11-03 我要評論(0 )   

1. 我現在使用的是燈泵浦 YAG 激光器,改用光纖激光器會(hui) 給我帶來哪些好處? 激光器,改用光纖激光器會(hui) 給我帶來哪些好處? 光纖激光器的電光轉換效率高達 28 %,而燈泵浦...

1. 我現在使用的是燈泵浦 YAG 激光器,改用光纖激光器會(hui) 給我帶來哪些好處? 激光器,改用光纖激光器會(hui) 給我帶來哪些好處?

  光纖激光器的電光轉換效率高達 28 %,而燈泵浦 YAG 激光隻有 1.5%~2% 不用更換燈管,因而更加省錢:光纖激光器中使用了壽命長達 10 萬(wan) 小時的電信級單芯結半 導體(ti) 激光管,所有功率級的光斑大小和形狀都是固定的 免維護或低維護 備件極少 風冷或基本不需要冷卻 體(ti) 積相當小 工作距離更長 不需要調整 無需預熱,立即可用

  2. 哪裏能夠買(mai) 到光纖激光器的光束傳(chuan) 送部件? 哪裏能夠買(mai) 到光纖激光器的光束傳(chuan) 送部件?

  目前,所有第三方光束傳(chuan) 送部件製造商都可提供光纖激光器使用的光束傳(chuan) 送部件,IPG 可為(wei) 您提供製 造商名單。

  3.原有的 YAG 光束傳(chuan) 送部件是否還能使用? 原有的 光束傳(chuan) 送部件是否還能使用?

  基本可以,但是需要使用適配器對 IPG 光纖連接器進行轉換。有些情況下為(wei) 了充分發揮光纖激光器 的優(you) 勢,需要提高焦距。

  4. 這些激光器產(chan) 品是否能夠集成在我現在的工作單元內(nei) ? 這些激光器產(chan) 品是否能夠集成在我現在的工作單元內(nei) ?

  可以,光纖激光器配備了各種工業(ye) 接口,能夠很容易地對接標準的工業(ye) 控製裝置。

  5. 有提供交鑰匙服務的係統集成商嗎? 有提供交鑰匙服務的係統集成商嗎?

  有,有許多多年從(cong) 事光纖激光器交鑰匙服務的係統集成商,IPG 可提供交鑰匙服務集成商和 OEM 的 名單。

  6. 光纖激光器有質保服務嗎? 光纖激光器有質保服務嗎? 服務嗎?

  在業(ye) 內(nei) ,IPG 提供的質保期最長:光纖激光器的標準質保期為(wei) 購買(mai) 後整 2 年時間,IPG 最長可提供 8 年質保期,詳情請與(yu) 我們(men) 的銷售人員聯係。

  7. 哪裏能夠實際觀摩到光纖激光器產(chan) 品? 哪裏能夠實際觀摩到光纖激光器產(chan) 品?

  IPG 在許多地方設有應用開發設施,包括馬薩諸塞州牛津市、密歇根州的底特律市、德國的 Burbach 市、日本的橫濱市,目前我們(men) 正計劃在俄羅斯、中國和牛津總部建立增設新的應用開發設施。另外, 我們(men) 還在北美、歐洲、亞(ya) 洲的多所大學內(nei) 設有光纖激光器技術研究中心。

  8. 你們(men) 的競爭(zheng) 對手說你們(men) 的光纖激光器存在後向反射的問題,是真的嗎? 你們(men) 的競爭(zheng) 對手說你們(men) 的光纖激光器存在後向反射的問題,是真的嗎?

  說這些話的人並不熟悉光纖激光器技術,如果傳(chuan) 送光纖選擇合適的話,我們(men) 的數千瓦功率低模光纖激 光器不會(hui) 發射後向反射問題。單模激光都很少出現這種問題。但是,如果後向反射太高的話,設備一 旦檢測到會(hui) 自動關(guan) 閉。使用隔離器也能消除該問題。IPG 已經有無數的設備應用在銅和鋁等高反光材 料的切割和焊接領域。

  9. 為(wei) 什麽(me) 別的廠家反映它們(men) 的半導體(ti) 陣列使用壽命較短? 為(wei) 什麽(me) 別的廠家反映它們(men) 的半導體(ti) 陣列使用壽命較短?

  激光陣列(又名整體(ti) 激光半導體(ti) 陣列)由多個(ge) 並聯安裝於(yu) 晶體(ti) 材料發光體(ti) 組成,由於(yu) 發光體(ti) 之間的連 接區域熱密度大,熱幹擾強,半導體(ti) 陣列必須采用軟焊料(銦)安裝在銅材料上,並且采用水冷裝置, 該裝置利用流過銅材料中的細微鍍金溝道 (被稱為(wei) 微溝道冷卻器) 的高速、 高壓水流實施主動式冷卻。 但是,係統中的冷卻水必須保持極度清潔且 PH 值中性,原因是溝道由於(yu) 受穴蝕和侵蝕的影響會(hui) 在相 當短的時間內(nei) 壞掉。而保持水質標準是相當困難的,尤其在工業(ye) 環境下。銅散熱材料和半導體(ti) 陣列半 導體(ti) 屬於(yu) 完全不同的材料,包括其熱膨脹係數。在實際工作狀態下,由於(yu) 頻繁的開關(guan) 操作,半導體(ti) 陣 列的性能下降非常快,比製造商在確定設備特性時使用恒定驅動電流的狀態下要快得多。 導致半導體(ti) 陣列發射故障的其它原因來自半導體(ti) 陣列自身,半導體(ti) 陣列的壽命通常由其“最弱”的發光 體(ti) 決(jue) 定。為(wei) 了提高半導體(ti) 陣列性能和散熱能力,通常使用導熱性能好的銦作為(wei) 軟焊料連接陣列與(yu) 微溝 道冷卻器。當驅動電流很大時,銦會(hui) 發射電遷移現象,進而在瞬間發生故障。 許多半導體(ti) 陣列製造商往往根據使用時間長短確定其使用壽命。而 IPG 的單管散熱材料與(yu) 半導體(ti) 芯 片的熱膨脹係數相同,IPG 使用的電信級硬焊料不存在電遷移問題,根據光纖激光器的大小,IPG 激 光器或者采用高速風扇進行風冷,或者在散熱裝置下方采用不鏽鋼管路進行水冷,二極管不會(hui) 與(yu) 冷卻 水發生接觸。半導體(ti) 光纖通過光纖直接送至激活介質實現接續,從(cong) 而避免了空氣與(yu) 激光介質接觸而造 成汙染。單管的壽命與(yu) 其工作電流之間存在直接關(guan) 係,所有工業(ye) IPG 光纖激光器半導體(ti) 的設計電流 使其使用壽命(平均無故障工作時間)能夠達到 10 萬(wan) 小時以上。IPG Photonics 半導體(ti) 光源的壽命 並非單獨確定,而是與(yu) 光纖激光器或放大器的整個(ge) 質保期相同。

  10. 為(wei) 什麽(me) 你們(men) 對自己的二極管使用壽命有如此的信心? 為(wei) 什麽(me) 你們(men) 對自己的二極管使用壽命有如此的信心?

  在裝入激光器或放大器之前,IPG 光子首先對半導體(ti) 光源進行 100%的測試,測試的時間一般超過 1500 小時, 其溫度和電流等測試條件是相當嚴(yan) 格。 隻有通過測試的管子才能在設備中使用。 無論 10kW 材料加工光纖激光器中使用的單管還是電信行業(ye) 使用的寬帶光纖放大器使用的激光管, 都要經過類似 的測試流程。IPG 是當今世界上半導體(ti) 測試項目最多的單管製造商, 已經應用於(yu) 實際生產(chan) 中的 650 多台數千瓦光纖激光器(其中許多已達 5 年之久)充分證明了這一點。.

  11. 為(wei) 什麽(me) IPG 采取全縱向集成的生產(chan) 戰略? 采取全縱向集成的生產(chan) 戰略?

  主要原因有三:

  第一,IPG 所用的許多部件在市麵上無法買(mai) 到,或者無法滿足高功率光纖激光器嚴(yan) 格的使用 要求。

  第二,這樣做有利於(yu) IPG 進一步優(you) 化部件係統,更快地響應客戶需求,縮短產(chan) 品推向市場的 時間。

  第三,有利於(yu) IPG 嚴(yan) 格控製成本,從(cong) 而使客戶實現效益最大化。

  12. 如何確定光斑大小? 如何確定光斑大小?

  方法非常簡單,對於(yu) 光纖激光器而言,這是一個(ge) 光纖輸出在工件上成像的過程。光斑大小等於(yu) 光纖直 徑乘以準直器的放大率和最終聚焦透鏡直徑。例如,如果光纖直徑等於(yu) 50μm,準直器的焦距等於(yu) 60 ,最終聚焦透鏡 的焦距等於(yu) 300mm,則最終光斑尺寸等於(yu) SS= 50x 300/60= 250 微米。光纖直 徑、準直器、最終聚焦透鏡可根據光斑大小要求進行調整。光斑大小不隨額定功率的 5% ~ 105% 動態範圍發生變化,對於(yu) 單模激光器,在使用低階模激光遮蔽裝置時,光斑大小為(wei) 高斯光束光斑。

  13. 同一台光纖激光器能夠同時進行切割和焊接嗎? 同一台光纖激光器能夠同時進行切割和焊接嗎?

  同一台激光器能夠進行切割、焊接、鑽孔和熔覆。許多客戶購買(mai) 了采用 2 路、4 路或 6 路光閘的光纖激光器,例如,當光閘在其中一個(ge) 位置時采用 100μm 光纖用於(yu) 切割,200μm 用於(yu) 焊接,400μm 或 400μm 以上用於(yu) 熔覆或熱處理。設備功率和傳(chuan) 送光纖的切換隻需幾毫秒時間,傳(chuan) 送光纖可支持 200 米間隔的多個(ge) 工位。#p#分頁標題#e#

  14. IPG 最近為(wei) 什麽(me) 又推出了 CO2 激光器?

  IPG 最近推出了第一代 CO2 氣體(ti) 激光器, 輸出功率 1 ~ 3 kW, 光譜範圍 10.6μm。 這款新的 IPG CO2 激光器的專(zhuan) 利權屬於(yu) IPG,與(yu) 現在市麵上傳(chuan) 統的 CO2 激光器相比效率更高、體(ti) 積更小,非常適合處 理非金屬材料。 雖然光纖激光器在金屬焊接、熔覆、燒結和釺焊等眾(zhong) 多領域內(nei) 正在逐步取代包括 CO2 激光器在內(nei) 的 傳(chuan) 統激光器,但是像聚合物和有機材料等非金屬材料使用 10.6μm 光譜範圍的 CO2 氣體(ti) 激光器處理 效果會(hui) 更好。另外,無數的客戶都表達了以更加現代的產(chan) 品取代自己傳(chuan) 統 CO2 激光器的興(xing) 趣。IPG 希望隨著這款經過改進的 CO2 激光器的推出能夠滿足這些客戶的需要。

  15. 為(wei) 什麽(me) 光纖激光器比固態和氣體(ti) 激光器效率更高? 為(wei) 什麽(me) 光纖激光器比固態和氣體(ti) 激光器效率更高?

  光纖激光器效率更高,答案很簡單――在設計上,光纖激光器產(chan) 生的熱量更少,對所產(chan) 生熱量的管理更為(wei) 有效。摻鐿半導體(ti) 泵浦光纖激光器(泵浦波長 980 nm)比摻釹 YAG 二極管泵浦激光器(泵浦波長 808 nm)的量子虧(kui) 損 (即泵浦能量和發生能量之差) 另外, 光纖激光器的光光轉換效率通常為(wei) 70-80%, 而泵浦 YAG 僅(jin) 約為(wei) 4%,半導體(ti) 泵浦 YAG 和盤形激光器約為(wei) 40%。由於(yu) 激光始終被包含在光纖內(nei) ,因而激光腔 內(nei) 不會(hui) 存在其它導致激光損失的因素。

  16. 如果我改用光纖激光器會(hui) 節省多少成本? 如果我改用光纖激光器會(hui) 節省多少成本?

  用戶如果在生產(chan) 中采用光纖激光器會(hui) 節約相當大的成本, 具體(ti) 節約多少取決(jue) 於(yu) 用戶的當前工藝、 材料、 生產(chan) 環境、電氣和勞動力成本。節約主要體(ti) 現在以下方麵:

        a. 電光轉換效率更高:現有傳(chuan) 統激光器技術的效率與(yu) 光纖激光器是無法相比的。
類型 電光轉換效率
摻鐿光纖激光器 28%+ 燈泵浦 YAG 1.5-2%
二極管泵浦 YAG 10-20% 盤形激光器 CO2: 15-25% 5-15%

  b. 冷卻: 由於(yu) 光纖激光器的效率高,因而對冷卻的要求就低,用電就少。小功率光纖激光器隻需要空 氣冷卻即可,高功率光纖激光器采用水冷,與(yu) 其它同等的激光器技術相比更加簡單,成本更低。冷卻 還取決(jue) 於(yu) 生產(chan) 環境的特殊性。

  c. 消耗品/備用件: 由於(yu) 光纖激光器采用了更加高效的設計(熱量管理效率更高)和采用了電信級單 芯結泵浦源,因而為(wei) 您節省了備用件(例如燈和半導體(ti) 陣列)、勞動力和停產(chan) 時間。許多 YAG 中使 用的燈和半導體(ti) 陣列的使用壽命分別約為(wei) 2000 小時和 20000 小時,僅(jin) 相當於(yu) IPG 單芯結 10 萬(wan) 小時 平均無故障工作時間的幾分之一,這意味著在激光器的使用壽命內(nei) ,您不必更換模塊。如果您使用全 固態光纖轉光纖激光器的話, 會(hui) 節省更多, 因而不需要像傳(chuan) 統的激光器那樣進行光學裝置調整或維護, 如共振腔鏡、晶體(ti) 、液體(ti) 、濾光片。

  d. 維護: 光纖激光器不需要維護或者僅(jin) 需少量維護, 具體(ti) 取決(jue) 於(yu) 輸出功率及其它因素,而傳(chuan) 統激光器 則不然。不需要調整光學裝置,沒有預熱時間和消耗品/備用件。從(cong) 而為(wei) 您節省一大筆維護費用。

  e. 資本成本: 一台光纖激光器可同時完成切割、焊接、鑽孔等多種操作,使您不必針對不同的操作單 獨購置不同的激光係統,從(cong) 而降低您的投資成本。

 

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