光纤激光器的最新进展
发布人:新特光电 时间:2017-05-08 关注:

1、863计划2014年项目征集:大功率光纤激光器入选

国家高技术研究发展计划(以下简称“863 计划”)以解决事关国家长远发展和国家安全的战略性、前沿性和前瞻性高技术问题为核心,重点落实《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020 年)》(以下简称《纲要》)提出的前沿技术研究任务和部分重点领域中的重大研究任务。计划实施突出国家战略目标和重大任务导向,坚持攻克前沿核心技术,抢 占战略制高点;坚持研发关键共性技术,培育战略性新兴产业生长点。

国家科技支撑计划(以下简称“支撑计划”)面向国民经济和社会发展的重大科技需求,落实《纲要》重点领域及优先主题的任务部署,坚持自主创新,突破关键技术,加强技术集成应用和产业化示范,重点解决战略性、综合性、跨行业、跨地区的重大科技问题。

2014年863计划和支撑计划新材料、交通、先进能源、先进制造、信息、地球观测与导航、资源及环境、生物和医药、人口与健康、海洋、现代农业等11个领域备选项目征集指南将于近期在科技部门户网站陆续发布。

以下为国家高技术研究发展计划(863计划)、国家科技支撑计划制造领域2014年度备选项目征集指南中激光领域相关项目:

高性能大功率光纤激光器(国拨经费控制额不超过1000万元、企业牵头申报,前沿技术类)

面向我国对高性能和大功率激光器的迫切需求,研究基于新型光纤结构的超窄线宽、超低噪声单频光纤激光器、高端光纤激光器关键功能器件等关键技术,研制8-10千瓦量级高功率和高能量的光纤激光器,在典型应用领域实现高端光纤激光器的应用示范。

汽车板激光连续精密落料装备及其工程示范(国拨经费控制额不超过1000万元,企业牵头申报,前沿技术类)

面向汽车板激光切割连续落料的作业需求,攻克以异形汽车板件布料、切割轨迹、高速切割与工艺实现的关键技术,形成典型工艺知识库,研究多激光头高精 度协同作业、多机器人堆垛、在线废料自动剔除,实现工程示范,达到废料自动剔除作业率≥99.5%,双头配置的激光步进落料生产线年产量≥100万片。

2、光纤激光器:航天领域激光钻孔的技术难点及对策

在工业加工领域,光纤激光器已成功吸引了许多激光 器用户的目光。在激光焊接、标记和切割应用中,光纤激光器已成为标准化配置。值得关的是,光纤激光器走入应用这个过程只发生在非常短的时间内。但在涡轮发 动机组件溢出冷却孔的钻孔上,光纤激光器遭遇了一些难以解决的问题。本文将与您一同探讨其个中缘由,并为您呈现Nd:YAG激光器在这种复杂加工工艺中的一些最新发现。

Nd:YAG激光钻孔工艺

利用Nd:YAG激光钻孔技术,可以在机器上加工出极小、极为精确且与表面成法角或极端角度的孔洞,可实现各 种形状、方向加工,且适用于各种各样的材料,包括极难加工的航天合金。例如,Prima Power Laserdyne公司(Prima Power North America Inc.旗下)就已在全球范围内安装了750多台航天制造专用系统。最常使用的是高功率(200-400 W平均功率)脉冲Nd:YAG激光器。通过冲击钻孔或穿孔完成加工。在激光钻孔工艺中,高功率密度通过0.05 mm至0.75 mm的对焦光斑大小实现。

冲击钻孔是指从激光器发出一束或多束激光脉冲,激光光束和加工部件都是固定的。是否需要多束脉冲,取决于加工的孔深。冲击钻孔的另一个变型是飞行钻 孔,由固定的激光器向加工部件发出激光脉冲,同时旋转加工部件。孔定位是旋转速度和激光器脉冲频率的一个函数。如果需要多束脉冲,可使用相关软件(例如由 Laserdyne开发的CylPerf软件)来同步部件运动和激光脉冲,确保多束脉冲准确射向所需的位置。通过更改激光脉冲能量,可以调整脉冲频率、镜 头焦距、孔尺寸或锥度特性以满足孔设计要求。

另一种钻孔工艺是穿孔。其中,加工部件保持静止,激光光束移动并通过切割形状来生成孔洞或特征。这种"钻孔"方式通常适用于同时进行冲击和钻孔的应用。而超精确、可重复性激光定位系统的问世,使得独特、精确的穿孔加工成为可能。

激光器平均功率由脉冲频率、脉冲能量所决定,而功率又受激光器不出现性能下降的工作周期所限制。冲击钻孔工艺通常使用<100 W至400 W的平均功率。而脉宽的选择关系到钻孔的质量,较短的脉宽可能会限制单束脉冲可实现的最大能量;典型的脉宽范围为0.5-2 ms。

脉冲能量是用以区分钻孔激光器与其他加工应用激光器的一项特征。脉冲能量越高,钻孔速度越快,但可能会对孔洞质量造成不利影响。大多情况下,所需的脉冲能量由实验结果、材料厚度、成分以及所需的孔直径所决定。

对于特定的激光器装备,聚焦透镜将决定光斑大小。冲击钻孔工艺中的光斑大小与待钻的孔直径相关:对于较薄的材料(<0.5 mm),光斑大小几近等于孔尺寸;而随着金属厚度增加,可通过冲击钻孔实现的孔直径范围逐渐缩小。这时穿孔工艺就派上用场了。

3、通快公司推出TruMark5070打标用光纤激光器

为了更好的满足市场需求,提高产品的性能,通快公司在保持原产品基础配置的前提下,对产品性能进行升级,推出了全新的打标用的光纤激光器TruMark 5070。

通快公司最新推出TruMark5070打标用激光器,进一步扩大了其TruMark5000系列打标用激光器的品种。

该新的光纤激光器提供更高的平均输出功率和高重复率,以实现更快的加工速度。其高脉冲频率使该红外激光源尤其适合金属或陶瓷的深雕、以及金属和塑料的消融与高速激光打标应用。

TruMark5070采用了一个新的扫描单元和焦点位置自动检测方案。摄像系统使用户能够很容易地在工件上定位激光束。这一特性特别适用于频繁变 化的部件打标或是一批元件的打标位置处于不同高度的应用情况。除了聚焦位置,传感器也自动检测被打标的元件位置。如果部件处于不恰当的位置或是发生了转 动,打标过程将会相应地调整。

除了简便的操作,TruMark5070用途广泛,潜在应用包括表面的大面积涂层消融,用于清洁或者加工前的准备。TruMark5070也能高效 加工塑料,也能在长线缆上实现连续打标。此外,TruMark5070也是也是二维码或条形码标记部件的很好工具,能够确保部件在其整个生命周期中的可追 溯性。

TruMark5070打标用激光器不仅继承了TruMark5000系列的优异性能,并且提高了输出功率,不仅使得该打标激光器的加工速度更快,而且也扩大了其应用范围。凭借着通快自身的市场地位,相信该激光器一上市将受到青睐。

4、国内首台100瓦峰值超万瓦水冷声光调Q脉冲光纤激光器

近日,深圳成功推出平均功率100W的声光调Q驱动脉冲光纤激光器,此激光器的样机在2011年12月就已经研制出来,并于今年7月推向市场。目前光纤激光器领头羊IPG在调Q方面最高平均功率也为100W,打破了国外的垄断。

声光调Q驱动脉冲光纤激光器具有开机时间短,光脉冲窄,高峰值功率,重复频率范围宽等特点,极大满足用户的需求。采用最可靠的设计方案研制出了平均 功率高达100W的声光调Q驱动脉冲光纤激光器。该激光器在激光关断情况下无漏光,工作波长稳定在1064+4nm,功率可调范围5%-100%,脉冲重 复频率100-----150KHZ,宽度可调范围100ns-140ns,并实现高达10KW的峰值功率输出,可用于铝,铜,金,银等反高材料上进行加 工。此激光器结构紧凑,冷却方式为水冷,可靠性强,使用寿命长,广泛应用于超高速钻孔、深雕、切割、焊接、精密加工、图文雕刻、超高速标记、飞行标刻、非 金属材料打标及特殊材料打标加工等。

在调Q方面,产品线已经覆盖5W、10W、15W、20W、30W、40W、 50W、70W、100W系列。调Q技术能力目前为国内最好的,平均功率及峰值功率为全国最高。仅自2013年1月到6月,调Q系列产品已经销售达到2000台,比2012年增长了4倍。

  推出100瓦脉冲峰值超2万瓦MOPA光纤激光器

近日,针对目前日益增长的高能量,高重复频率的脉冲光纤激光器工业应用市场,深圳创鑫激光推出平均功率高达100瓦,峰值功率高达2万瓦的脉宽可调MOPA脉冲光纤激光器,超过SPI光纤激光器最大平均功率70W,堪称全世界最高水平。

MFPT-100 脉宽可调MOPA脉冲光纤激光器的工作波长稳定在1064+4nm,功率可调范围5%-100%,脉冲宽度可调范围20ns-250ns,脉冲重复频率 150-2000KHz,通过定制可实现高达1mJ的峰值功率输出,满足了工业应用的诸多需求,是高重复频率、即插即用的高新产品。

该光纤激光器采用业界标准的与声光调Q脉冲光纤激光器一样的DB25接口方式,冷却方式为水冷,广泛运用于超高速钻孔、深雕、切割、焊接、精密加工、图文雕刻、超高速标记、飞行标刻、铝合金打黑、以及陶瓷、PE、PVC等非金属材料打标及特殊材料打标加工等。

5、河北建最大光纤产业集群 光纤激光器核“芯”或突破

河北省为扩大战略性新兴产业发展和提高技术创新能力,推进河北省经济社会实现由经济大省到经济强省的转变,在结合石家庄产业实际,依托河北四方通信公司及相关产业基础,启动实施河北现代光纤产业集群工程。

据介绍,以河北四方为龙头的光纤产业集群,主要内容包括了利用国际资本市场融资通道,整合企业自身所把握的全球资源,引领建设河北省光纤产业,吸引 相关配套企业聚集,推动河北省光纤产业快速发展,进而形成河北省以光纤产业为“龙头”的战略性新兴产业集群的发展目标和发展战略。即:打造以石英光纤和塑 料光纤为主导,以光缆(室内光缆、室外光缆、特种光缆)、光纤活动连接器(石英光纤活动连接器、特种光纤活动连接器、智能光纤活动连接器、塑料光纤活动连 接器、快速冷接子)和光纤传感系列产品为链条的光纤产业集群。

日前,在由石家庄市人民政府、上海交通大学主办,河北四方通信设备有限公司承办的“促进政校银企结合驱动光纤产业发展” 战略合作签约仪式的举行。举标志着由河北省光纤产业领军企业“四方通信”穿针引线并作为龙头企业带动投资、上海交大提供技术支撑、金融机构提供资金支持、 省市县政府总体规划协调,联手打造河北现代光纤产业集群工程正式启动。

随着宽带中国、智慧城市、三网融合、数字家庭、智能电网和光纤入户(FTTH)的推进,我国信息产业的技术发展进入了一个新的历史时期,“光进铜退”已成为历史的必然选择,国内市场对光纤及光纤产品的需求将与日俱增。

目前,河北省以电子信息产业为核心的战略性新兴产业基础相对薄弱,体量较小,尚未形成产业规模,已经影响或制约了全省的产业结构调整和升级;科技创 新能力薄弱,尚不具有引领和驱动全省战略新兴产业又好又快发展的技术支撑和自主知识产权体系。因此,振兴河北经济,推进河北省经济社会实现由经济大省到经 济强省的转变,需要在扩大战略性新兴产业规模和提高技术创新能力两个方面整体发力,为实现科学发展起到引领作用。

6、光纤激光器在不锈钢薄板切割中如何取代传统激光器(实例)

Gary Geller是位于美国佛罗里达州Sunrise市Lasertron公司的所有人和创始人,该公司是美国不锈钢橱柜顶级制造商之一,也是装饰性建筑钢材的先驱者。Lasertron一直保持其处于技术最前沿的地位,其业务运营上也处处体现了环保理念。

1980年,Geller离开摩托罗拉公司后便将其养老金兑成现金,将房子等其他所有有价值的物品作为抵押向银行贷款买了一台激光器,由此创办了一 间合同激光加工车间。当前车间拥有6台激光器,其中2台为光纤激光器。公司所加工的材料包括不锈钢(0.001-1.25英寸厚)、陶瓷、软钢、铜、黄 铜、镍、银、塑料以及各种纤维。所服务的客户包括航天和医疗设备企业、工业设备制造商、其他加工车间以及个人。

如今,Lasertron公司已从激光加工车间发展成为不锈钢橱柜和柜门制造商。因用于橱柜制造的材料是薄的刷面处理不锈钢,Geller便开始寻求最适用于该应用的激光器。公司当时已拥有一台3 kw和一台6 kw 的CO2激光器,但二者的运作成本过于高昂。2009年,Geller购买了一台1 kw光纤激光器换下了3 kw激光器,但保留了原始的工作台。Geller在IPG公司应用实验室看到了1KW光纤激光器样机,觉得加工效果不错,就买了这台光纤激光器。

挑战:边缘加工质量不稳定

当切割生产材料时,工作人员发现工件边缘质量和切割速度存在波动;很快便确定了是钢片上的PVC保护膜引起的。很明显,这一层膜被部分融化,所产生的热气使温度升高并干扰到自动对焦传感器的工作。

光束传输设备制造商Laser Mechanisms为这一问题给出了解决方案。首先,使用改装过的喷嘴组件吹散喷嘴周围的空气,以降低加工时产生的热量。这多少改善了状况,但生产出来 的产品仍次于实验室样品。此时,工作人员注意到背面颜色为黑色的PVC膜可得出比白色背面膜更佳的效果。使用黑色膜的效果虽然更优,但仍然不够理想。经过 考察,发现一家公司制造的PVC膜与光纤激光器的配合效果最佳。因此从两年前至今,Lasertron公司一直采用一种称为Novacel的材料并生产出 质量极佳的产品。最近对来自American Biltrite公司的LaseRite Duo产品进行的样品测试表明,这一产品的配合效果也非常理想。

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