MOPFA激光器
脉冲光纤激光器的*二大类别就是被称为MOPFA的种子半导体二极管主振荡器光纤功率放大激光器,它们与Q-开关光纤激光器的区别在于:脉冲上升时间可能会更快,脉冲持续时间可能更短,脉宽多样化,脉冲重复频率可高达数兆赫。
依据表3所示的参数组合,可大大提高峰值功率和功率密度的能力,从而处理打标和微加工的任务。脉冲宽度可降低到10纳秒以下,以实现更高的能量密度。在微加工工艺中,需要在有限的区域内精确地移除少量的材料,这种情况下就可以用这种类型的激光处理。市场需要新型高亮度短脉冲激光器,它具有优良的脉冲到脉冲的稳定性;但在开发出这种新型激光器之前,对于特定的微加工过程的一解决办法往往是:成本较高的二极管泵浦固体激光器,或效率很低的闪光灯泵浦固体激光器。
高脉冲能量——高达50mJ,小于100纳秒的脉冲,可在工件上达到很高的峰值功率,虽然在脉冲能量增加的时候必须做出一些妥协(见图3)。这些激光器通过一种声波或热震机制,可有效地去除各种不同类型的表面膜层,这样就能较大限度地减少对部件的热输入。方形光纤现在也被运用到这种激光器中,可以大大提高一些应用中的加工效率(见图4和5)。
采用高平均功率光纤激光器加工
虽然10千瓦单模激光器已经制造出来,但这种高平均功率和高亮度的结合显然**过了当前材料加工的需求。在传统的气体辅助的激光切割中,需要提供辅助气体至切割的较前端,因此存在着一种限制:能够实现的高宽比只在一定范围之内。
纳秒脉冲光纤激光器
通用型的激光打标机和振镜扫描系统不断革新,这两者之间的功能也在互相融合,从而进一步增强了应用能力。单脉冲能量达1mJ的Q-开关光纤激光器可以在很多不同的材质上打标,包括从陶瓷到金属合金以及低熔点聚合物。平均功率增高至50瓦,在脉冲频率为50kHz时,单脉冲能量为1mJ,M2保持在1.6而未劣化,这些性能在雕刻应用中能快速去除金属材料。新型的打标激光器具有小于3s的较短脉冲关断时间,这在某些敏感材料的打标应用中改善了加工效果。重复频率增加后达到200kHz,而脉冲周期降低到5s。有人认为,在这样高的重复频率下,接近脉冲区间的等离子体会导致光束对目标的非连续加工。其中一个重要的例子就是被打标的不锈钢材料上会产生氧化层,这在肉眼下是可见的;并且,即使之后经过反复的高温高压处理,氧化层也无法除去。如果被打标的对象是容易出现问题的高反射材料,那么可通过远程光纤放大器(RA)将峰值功率加倍至20千瓦来解决。
高平均功率的Q-开关光纤激光器