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通快光纤激光器的优势 | TRUMPF

通快光纤激光器的优势

什么是光纤激光器?它们用于哪些应用?光纤激光器可以加工哪些材料?在此页面上深入了解不同类型的光纤激光器及其在生产任务中的优势。

光纤激光器的用途和优势

跨行业通用性

光纤激光器几乎适用于所有行业,例如航空航天、汽车(包括电动汽车)、牙科、电子、珠宝、医学、科学、半导体、传感器、太阳能等。

占地面积小,结构紧凑

光纤激光器结构紧凑且节省空间。因此它们通常适用于空间不足的生产。

多样化材料

光纤激光器具有加工多种 不同 材料的能力。金属(包括结构钢、不锈钢、钛​​以及铝或铜等反光材料 )占全球激光加工的大部分,但也用于加工塑料、陶瓷、硅和纺织品。

成本效益

光纤激光器是降低管理成本和运行成本的理想选择。它们是经济高效的解决方案,具有良好 的性价比和非常低 的维护成本。

简便集成

通快光纤激光器凭借大量接口可快速轻松地集成到您的机床和设备中。作为您的合作伙伴,作为 OEM 或完整解决方案提供商(激光、光学元件、传感器和服务),我们随时为您服务。

能效

与传统制造机器相比,光纤激光器效率高且耗电更低。这便降低了生态足迹和 运行成本。

光纤激光器的工作原理是什么?

所有激光器均具有三个关键元素:光源、增益介质和谐振腔。 光源使用外部提供的能量使增益介质进入激发状态。激光活性介质的此激发状态具有所谓粒子数反转的特征,它使介质能通过物理过程放大光。该物理过程被 称作受激发射,由阿尔伯特·爱因斯坦首先描述(激光 = “受激辐射光放大”)。光纤内部的布拉格光纤光栅充当增益介质周围的反射镜,形成谐振腔,一方面捕获光能以在谐振腔内部进一步增益,同时也实现通过部分透明的反射镜在一个方向上对光能的特定部分进行输出耦合。光能这一输出耦合的部分就是激光束,可用于各种目的。 

通快开发了自己的方案,用于将泵浦激光二极管发出的光耦合到增益光纤的激光活性介质中。在称为“GT-Wave”的方案中(见图),泵浦光纤在其数米的整个长度上与增益光纤保持接触。每次内部反射光束到达边界层时,都会有一些泵浦光进入增益光纤。这些光束穿过掺杂稀土(镱)的纤芯时被部分吸收并激发增益介质。如此,所有泵浦光在增益光纤的整个长度上被均匀连续地吸收。此方案的一个优点 是可以通过添加 额外的泵浦模块轻松扩展到更高的激光功率。另一个优点是 避免了常规端部泵浦方案中增益光纤端面上的“热点”,以及可通过沿增益光纤长度沉积泵浦能量获得均匀的增益曲线。

光纤激光器是一种使用掺杂有稀土元素(铒、铥、镱)等的光纤作为活性激光介质的激光器。这使光纤激光器区别于市场上的其他类型激光器,它们使用晶体(例如盘式激光器)或气体(例如 CO2 激光器)作为活性激光介质。

光纤激光器通过管理光束长度、持续时间、强度和散热来提供高效率,精确控制速度和功率。

光纤激光器可以加工哪些材料?

光纤激光器是加工 各种材料的理想选择,并且因其多年的工业使用而具有可靠性。尤其在金属加工领域光纤激光器大受欢迎。金属类型并不重要。光纤激光器可加工 结构钢、不锈钢、钛​​、铁或镍以及反光金属铝、黄铜、铜或贵金属 (银和金)。此外,它们还适用于具有阳极氧化或涂漆表面的材料。 光纤激光器,尤其是纳秒脉冲激光器,还可用于加工硅、宝石(包括钻石)、塑料、聚合物、陶瓷、复合材料、薄膜、砖块和混凝土。

购买哪种光纤激光器?

首先,了解通快各类光纤激光器的区别非常重要。我们提供脉冲光纤激光器、连续光纤激光器(Continous Wave = CW)和超短脉冲激光器。脉冲光纤激光器以脉冲形式发射激光束。您可控制单个脉冲的持续时间,从纳秒到微秒不等。连续激光器提供连续的激光束,但可以选择将光束功率调制到 kHz 频率范围。连续光纤激光器更注重功率和高输出,这就是连续激光器在工业环境中十分常见的原因。如果 必须在短脉冲内实现更高的最大功率,则脉冲光纤激光器始终优于连续激光器。 此外,微片激光器的脉宽甚至比皮秒更短, 可以低至  350 fs(飞秒)。

光纤激光器的典型应用

光纤激光器适用于制造业的诸多领域。对于重工业中主要需要效率和速度的一些应用,需要很少甚至无需保养或维护的连续光纤激光器是理想的解决方案。连续激光器尤其适合用于激光打孔、激光切割和激光焊接。如果您需要形状复杂的特殊切割,那么脉冲光纤激光器则是您的理想工具。

光纤激光器与 CO2 激光器

以下部分将把光纤激光器和 CO2 激光器进行对比。光纤激光器一种新型激光器,全球市场上均可购买。光纤激光器没有活动部件或反射镜,维护成本低,电气效率高,不论 反光金属薄还是厚,它都能正常工作。CO2 激光器如今在很大程度上主要用于加工 非金属 材料,例如塑料、纺织品、玻璃、丙烯酸、木材甚至石材。它在加工 较厚的 材料(通常超过 5 mm 厚)时具有优势,并且在以直线方式加工时具有比光纤激光器更快的速度。

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