發散光束準直後,經由特殊的介質塗層鏡與(yu) 來自另一個(ge) 激光模塊單元的準直光束合束。一個(ge) 波長的光束由鏡麵反射,和另一個(ge) 波長的透射光束,合成一束包括了雙波長光束和兩(liang) 倍功率的平行光。更多的光束能以類似的方式合束。通快TruDiode激光器具有專(zhuan) 利的技術革新,大大降低了不同波長合束的差異性並因此使一個(ge) 合並光束具有極窄的波長光譜(優(you) 於(yu) ±50 nm),例如圖2。

圖2 Tru Diode 3006二極管激光器
一旦合束,準直後的激光束可以通過耦合器耦合到光纖中。在這種情況下,使用600μm纖芯的光纖,允許即插即用和快速更換。當輸出功率高達1 kW時,可使用較小的光纖,例如,800 W功率可通過400μm光纖傳(chuan) 導。
由於(yu) 波長很接近,現在其他二極管激光技術中出現的缺點是可以避免的。這些激光器的光束質量類似於(yu) 早期光泵係統,因此可以直接替代。相比燈抽運固體(ti) 激光器,這是首次使用直接二極管激光進行深熔焊接達到相同,甚至更好的效果。使用這個(ge) 激光技術,可以在以前使用光抽運激光的工業(ye) 應用中修正很多缺點,例如較小的工作距離、較大的聚焦直徑、或更大的光學器件。
更高的效率,降低運營成本
與(yu) 現有的二極管激光器相比,這裏談及的直接半導體(ti) 激光技術(已經存在一年了)可以顯著提高效率,降低經營成本。雖然良好的光束質量在傳(chuan) 統的堆疊式二極管激光器中對係統效率有負麵影響,但優(you) 秀的光束質量已經是這些激光器的核心,此概念的應用也不會(hui) 產(chan) 生進一步的重大損失。因此,它有可能實現效率高達40%,而同時保持較高的光束質量,這種結合從(cong) 未達到過。這提高了係統的經濟性,可以顯著降低電力成本。相比燈抽運係統,節約能源高達到15倍或更多。

圖3 a.二極管係統的光學平台
b.輸出3KW,兩(liang) 個(ge) 光斑尺寸下焊接熔深與(yu) 焊接速度的關(guan) 係
除了高效率,采用被動冷卻的二極管降低了激光器的運行成本。與(yu) 主動冷卻的方式相比,二極管的使用壽命大大延長。因此,二極管已經不再是“易耗品”,而與(yu) 任何其他激光器組件沒什麽(me) 不同,這就避免了昂貴的二極管更換費用。歸功於(yu) 激光器結構的模塊化和靈活性,輸出功率和輸出光路的數量可以在現場完成升級。
直接二極管架構的應用包括深熔焊接、傳(chuan) 導焊、釺焊、熱處理、激光金屬熔覆。例如,運用3 kW直接二極管激光器在低碳鋼上,在滲透深度和焊接速度上變現是優(you) 異的(見圖3)。由於(yu) 波長的原因(約950nm),焊道表麵質量高,而且不需要等離子抑製氣,焊縫氧化現象不明顯。小孔焊接的焊縫截麵顯示了這種激光器的優(you) 良性能(見圖4)

圖4 a.焊接速度1m/min,平板上3kW光束的焊接 b.拐角處2kW的光束焊接
由於(yu) 目前最先進的技術如碟片和光纖激光器,都依賴於(yu) 二極管模塊抽運激光介質來轉換為(wei) 一個(ge) 更長波長的激光改善光束質量,高達40%的功率與(yu) 效率都在此過程中損失掉了。通過直接使用二極管激光模塊,顯著的插座效率,更小的占地,更具成本效益的產(chan) 品誕生了。
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