2024-01-11 09:16:20
如何選擇光纖輸出連續(xù)激光器與脈沖激光器?
光纖激光器以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低廉,電光轉(zhuǎn)換效率高,輸出效果好的特點(diǎn),在工業(yè)激光器中占比逐年提升。據(jù)統(tǒng)計(jì),2022年工業(yè)激光器市場(chǎng)中,光纖激光器占比已達(dá)52.7%。
以輸出光束的特點(diǎn)分類,光纖激光器可分為連續(xù)激光和脈沖激光兩大類別。這兩者有什么技術(shù)區(qū)別,各自適合于怎樣的應(yīng)用場(chǎng)景?以下對(duì)一般情況的應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)單對(duì)比。
1、顧名思義,連續(xù)光纖激光器輸出的激光是連續(xù)不斷的,功率維持在一個(gè)固定的水平,這個(gè)功率即為激光器的額定功率。長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行是連續(xù)光纖激光器的優(yōu)勢(shì)所在。
連續(xù)激光器因其輸出的激光是持續(xù)穩(wěn)定且連續(xù)的,其功率不會(huì)出現(xiàn)劇烈波動(dòng),所以它適用于需要穩(wěn)定、持續(xù)和連續(xù)激光能量的應(yīng)用,例如激光焊接、激光切割、激光增材制造和激光清洗等。
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(1)、大型設(shè)備加工,如車船機(jī)械,大型鋼板的激光切割加工,以及其他對(duì)熱效應(yīng)不敏感、但對(duì)成本較敏感的加工場(chǎng)合;
(2)、在醫(yī)療領(lǐng)域中被用于手術(shù)切割和血液凝固,比如外科手術(shù)后止血等;
(3)、廣泛應(yīng)用于光纖通信系統(tǒng)中,用于信號(hào)傳輸和放大,具有高穩(wěn)定性和較低的相位噪聲;
(4)、在科學(xué)研究領(lǐng)域中用于光譜分析、原子物理實(shí)驗(yàn)和激光雷達(dá)等應(yīng)用,可提供高功率和高光束質(zhì)量的激光輸出;
(5)廣泛應(yīng)用在激光增材及激光減材制造領(lǐng)域,例如激光熔覆、金屬3D打印、激光清洗等;
2、而脈沖激光的激光是“時(shí)斷時(shí)續(xù)”的。當(dāng)然,這個(gè)斷續(xù)的時(shí)間往往很短,通常以毫秒、微秒、納秒、皮秒、飛秒為單位。相對(duì)連續(xù)激光,脈沖激光的強(qiáng)弱處于不斷變化中,所以有著“波峰”和“波谷”的概念。
脈沖激光器,其特點(diǎn)是輸出的是脈沖形式的激光,其激光能量在非常短的時(shí)間內(nèi)集中釋放。這種激光器適用于需要高峰值功率和快速反應(yīng)時(shí)間的應(yīng)用,例如激光打標(biāo)、激光雷達(dá)、激光微加工和激光醫(yī)療等。
通過脈沖調(diào)制,脈沖激光可以快速釋放,在波峰位置達(dá)到極大的功率,但由于存在波谷,所以平均功率相對(duì)較低??梢韵胂?,如果平均功率一樣,那么脈沖激光的功率峰值可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于連續(xù)激光,實(shí)現(xiàn)比連續(xù)激光器更大的能量密度,體現(xiàn)到金屬加工上就是有更大的熔深穿透能力,同時(shí),也適合于不能承受持續(xù)性高熱量的熱敏材料,以及一些高反射率材料。
(1)、不能承受太強(qiáng)熱效應(yīng)、或者質(zhì)地較脆材料的精密加工場(chǎng)合,如對(duì)電子芯片、陶瓷玻璃、醫(yī)用生物零件的加工;
(2)、材料反射率較高,容易因反射損壞激光頭本身。例如對(duì)銅、鋁等高反材料的加工;
(3)、對(duì)易受損基材的外部進(jìn)行表面處理或清洗,例如鋰電行業(yè)的正負(fù)極材料;
(4)、需求短時(shí)間的高功率,深穿透力的加工場(chǎng)合,如金屬材料激光打孔、超硬材料切割等;
(5)、需要應(yīng)用脈沖作為信號(hào)特征的場(chǎng)合。比如光纖通信和光纖傳感器等;
(6)、在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中用于眼科手術(shù)、皮膚治療和組織切割等,具備較高的光束質(zhì)量和調(diào)制性能,一般應(yīng)用飛秒激光為主;
(7)、3D打印中,實(shí)現(xiàn)較高精度和復(fù)雜結(jié)構(gòu)的金屬零件制造;
(8)、先進(jìn)激光武器等。
3、另外,準(zhǔn)連續(xù)激光器(QCW)又稱長(zhǎng)脈沖激光器,其特點(diǎn)是介于連續(xù)激光器和脈沖激光器之間,具有比連續(xù)激光高十倍以上的峰值功率,可在一定周期內(nèi)重復(fù)輸出比較高能量的激光,常應(yīng)用于激光深度打標(biāo)、高反材料激光焊接、激光鉆孔及熱處理等。
脈沖光纖激光器和連續(xù)光纖激光器在原理、技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用方面存在著一些區(qū)別,各自適用于不同的場(chǎng)合。脈沖光纖激光器適用于需要高峰值功率和調(diào)制性能的應(yīng)用,如材料加工和生物醫(yī)學(xué);而連續(xù)光纖激光器適用于需要高穩(wěn)定性和高光束質(zhì)量的應(yīng)用,如材料加工、通信和科學(xué)研究。根據(jù)具體需求選擇合適的光纖激光器類型,將有助于提高工作效率和應(yīng)用質(zhì)量。
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