光纤激光器的应用

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目前，基于相同可靠性设计的通讯产品用的半导体泵浦激光器在5W、25度室温下测试说明MTBF值超出20万小时。此外，在与其他种类相同功率单模(TEM00)激光器相比，光纤激光器具有独特的优势，特别在工业应用领域。主要包括：高墙插(电源)效率、紧凑设计、易于进行光传输和冷却系统集成以及能提供长达1万小时连续出光而无须任何人为看管的免维护运行。
光纤激光器只消耗相当于1%的灯泵激光器所需电能，同时其效率是半导体泵固体激光器(Nd激光系统)的两倍以上。更高的效率、更长的使用寿命、更少的维护结合起来使得光纤激光器的拥有者的成本富有极强的吸引力。光纤激光器在那些要求近红外高光束质量的激光器应用中大有用武之地。他们会对小的聚焦光斑、高的功率密度有特殊的兴趣，如桌面式的生产。一束100W的激光输出光斑可以被聚焦到5um那么小，这相当于亮度是109W/cm2。现在光纤激光器的应用定位包括：选择性的焊接、标刻、各类艺术成像、退火、微机械器件的折曲、1~2mil不锈钢部件的切割等应用。
标刻应用
光纤激光标刻系统占地空间很小，而且完全免维护。光纤激光器的卓越光模式质量特别适合在高精度的标刻应用。带有光束准直装置的单模光纤和集成的光学聚焦系统提供了易于集成长达7m距离的光束传输系统。
一套光纤激光打标系统可以由一个或两个功率为25W的光纤激光器，一或两个用来导光到工件上的扫描头以及一台控制扫描头的工业电脑组成。这种设计比用一个50W激光器分束到两个扫描头上的方式高出达4倍以上的效率。该系统最大打标范围是175x295mm,光斑大小是35um，在全标刻范围内绝对定位精度是+/-100um。100mm工作距离时的聚焦光斑可小到15um。内陷的手动变焦光学系统使得聚焦光斑可以根据需要扩大到150um而不需移动扫描头。
/ K! m  J- l: j. v2 Y, h# D0 i材料处理的应用
: V% r% [+ B" u! U) k4 T光纤激光器的材料处理是基于材料吸收激光能量的部位被加热的热处理过程。1um左右波长的激光光能很容易被金属、塑料及陶瓷材料吸收。
. t9 W0 Y5 |7 g8 G$ g( K, s用一个25W光纤激光器以150mm/Sec的速度在不锈钢上雕刻字符和商标。薄的不锈钢箔能用15W的光纤激光器以750mm/sec的速度进行雕刻。阳极电镀处理过的铝片经25W激光功率雕刻后则显现出很高的对比度。这里，激光能量仅仅把镀在上面的有色薄涂层“吹”走而露出下面空白的金属。另外一个精密的层移除应用是用高能量密度的激光标刻汽车发动板或电子键盘中的背光照明手柄和按键。这里，高聚焦性能适合这类高精密的涂敷层的材料移除应用。
) s) G  q6 K6 V- J, A相比于典型的调Q的灯泵或半导体泵固体激光系统的“非一致性”标刻，用连续光纤激光器制成的标刻系统被广泛应用于非“入侵”性的标刻中。这对于在半导体封装上的膜层打标是十分重要的。调Q的固体激光器都会可能产生“非一致性”的打标深度和宽度;而且，由于传统Q开关激光器的高能量和短脉冲缺点，标记效果可能发生变形，这些变形可能导致微断裂，从而危及工件的寿命和性能。用连续光纤激光器做的标记根本上不会有变形。
材料弯曲的应用
+ A- q: m0 I: d  m& S) a光纤激光成型或折曲是一种用于改变金属板或硬陶瓷曲率的技术。集中加热和快速自冷切导致在激光加热区域的可塑性变形，永久性改变目标工件的曲率。研究发现用激光处理的微弯曲远比其他方式具有更高的精密度，同时，这在微电子制造中是一个很理想的方法。
+ O  ]4 H) ]2 B连续光纤激光器为硬盘驱动器工业在24/7生产环境中提供了一种高性能和高可靠的工具来精确弯曲半导体、陶瓷和金属组件。精细可控的光纤激光光束满足了磁盘驱动器厂家的需求,为其在一系列更小的装置上提供更加精确和重复性能的弯曲方法。其他的优点包括在生产过程中不需要保护装置或耗材,使得生产投资达最小。
" q8 ]5 ^6 j9 k' D) ^激光切割的应用
- N( s  j9 I- W在医疗器械工业中，激光微切割存在巨大的需求。目前用于这领域的主要是低廉的灯泵固体激光器。可是，为满足不断要求提高的成品率、激光可靠性能以及更少人工维护的需求，对是否继续保留这种传统的激光系统来适应现代工业应用的生产环境提出了严峻的挑战。光纤激光器的横空问世，提供了很多优点来维持高增长和高产量。单模光纤激光器不需要反射镜对焦，不再需要闪光灯的更换，完全免维护,紧凑的风冷设计又节约了昂贵的超净厂房空间。
随着光纤激光器的功率不断攀升，光纤激光器在工业切割方面得以被规模化应用。比如：用快速斩波的连续光纤激光器微切割不锈钢动脉管说明了这是一款卓越的微切割工具。在切割实验中，简单的泵浦二极管激发允许斩波频率高达3000HZ。由于它的高光束质量，光纤激光器可以获得非常小的聚焦直径和由此带来的小切缝宽度正在刷新今天医疗器件工业的标准。
5 ^0 Z6 R- @) S  {4 P! X  I. @光纤激光器，一个紧凑，风冷，“嵌入式”的器件，几乎适合所有的生产线，并具有持续多年不需更换部件和维护的设计等特点。极高的光束聚焦性能提供了超高的功率密度使得在有效的工作距离里享有更广范围的应用。
然而，这些激光器最令人兴奋的前景，是由他固有的轻便和积木式的现代光纤激光概念带来的可观的成本节约。随着市场需求量的增长和生产工艺的流水线化，半导体泵浦激光器和光纤组件的生产成本将会大大降低，将会使得光纤激光器的成本与等效的传统激光系统成本相比更低。
文章关键词： 光纤 激光器