過往的幾年中,高功率二極管激光器(HPDL)已被成功地應用於(yu) 產(chan) 業(ye) 生產(chan) 中。除了用做固態激光器的泵浦源以外,它們(men) 還被用於(yu) 材料加工中,例如焊接、軟釺焊和熱處理。此前,千瓦級的係統更為(wei) 重要,由於(yu) 它們(men) 可被用於(yu) 金屬薄片的焊接以及局部回火。而目前,更多的微型加工應用利用了功率為(wei) 500W的HPDL來進行加工。HPDL的光束質量高而且聚焦光斑小,這些特點讓HPDL成為(wei) 一項深具潛力的加工手段。
二極管激光器可被用於(yu) 直接加工中,或者以光纖耦合係統的形式應用到加工中。用於(yu) 直接加工的激光光斑為(wei) 矩形焦斑,而光纖耦合係統中常見的是軸向對稱的光束(如圖1)。對於(yu) 功率在150W範圍內(nei) 的激光器來說,人們(men) 更多地使用被動製冷的光纖耦合激光係統。在半導體(ti) 中產(chan) 生的熱量經過一個(ge) 大型銅製散熱片進行散熱。對於(yu) 散熱片的冷卻來說,可以使用電熱元件,或者產(chan) 業(ye) 水冷係統。
被動式製冷的二極管激光器上風在於(yu) 它的設計簡潔,而且所需的維護量很少。水冷二極管激光器需要使用的製冷劑,在被動式製冷的二極管激光器就不需要使用。在多數情況下,由於(yu) 使用了大型散熱器,所以被動式製冷的二極管激光器無法得到直接輸出的激光,激光輻射必須通過光纖來傳(chuan) 輸,光纖直徑在400到800m。這類係統得到的焦斑直徑約在600到1200m,工作間隔為(wei) 100mm。在一些特殊應用中,也可以降低激光功率得到直徑更小的光斑。由於(yu) 二極管激光器的光束質量高,因此若使用200m的光纖,在工件上可以達到約22W激光能量。若使用焦距更短的透鏡,焦斑直徑可達120m。
在直接加工應用中,若所需的激光功率大於(yu) 150W,可以使用主動冷卻型激光器。這樣,冷卻水的質量就變得非常重要。所有相關(guan) 的參數都必須通過集成探測器的檢測,以確保係統的正常運轉。
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