過往的幾年中,高功率二極管激光器(HPDL)已被成功地應用于產業(yè)生產中。除了用做固態(tài)激光器的泵浦源以外,它們還被用于材料加工中,例如焊接、軟釬焊和熱處理。此前,千瓦級的系統(tǒng)更為重要,由于它們可被用于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 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成為一項深具潛力的加工手段。
二極管激光器可被用于直接加工中,或者以光纖耦合系統(tǒng)的形式應用到加工中。用于直接加工的激光光斑為矩形焦斑,而光纖耦合系統(tǒng)中常見的是軸向對稱的光束(如圖1)。對于功率在150W范圍內的激光器來說,人們更多地使用被動制冷的光纖耦合激光系統(tǒng)。在半導體中產生的熱量經過一個大型銅制散熱片進行散熱。對于散熱片的冷卻來說,可以使用電熱元件,或者產業(yè)水冷系統(tǒng)。
被動式制冷的二極管激光器上風在于它的設計簡潔,而且所需的維護量很少。水冷二極管激光器需要使用的制冷劑,在被動式制冷的二極管激光器就不需要使用。在多數情況下,由于使用了大型散熱器,所以被動式制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輸,光纖直徑在400到800m。這類系統(tǒng)得到的焦斑直徑約在600到1200m,工作間隔為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。由于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于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。所有相關的參數都必須通過集成探測器的檢測,以確保系統(tǒng)的正常運轉。
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