为打标和雕刻量身定制的一体化DPSS激光器
作者:华体会体育 发布时间:2022-05-25 00:35
本文摘要:获益于半导体技术和晶体学的变革,当牵涉到到慢和超快(纳秒到皮秒)高功率、工业级激光系统时,二极管泵浦固态(DPSS)激光系统早已沦为业界熟悉的产品。目前,这些系统中最广泛的缩放材料是Nd:YAG和钒酸盐(Nd:YVO4),因为它们具备高增益、大冷负荷能力,以及相似单频的发射光谱。 这些四能级系统一般来说为端面泵浦棒状或碟片配备,以保证与泵浦光束相似极致的模式重合,这反过来又提升了谐振光束对晶体中储能的萃取效率。

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获益于半导体技术和晶体学的变革,当牵涉到到慢和超快(纳秒到皮秒)高功率、工业级激光系统时,二极管泵浦固态(DPSS)激光系统早已沦为业界熟悉的产品。目前,这些系统中最广泛的缩放材料是Nd:YAG和钒酸盐(Nd:YVO4),因为它们具备高增益、大冷负荷能力,以及相似单频的发射光谱。  这些四能级系统一般来说为端面泵浦棒状或碟片配备,以保证与泵浦光束相似极致的模式重合,这反过来又提升了谐振光束对晶体中储能的萃取效率。

泵浦二极管的较宽序准确地回声到钕的808nm吸取线,从而增加了晶体的热负荷。  二极管阵列的光输入具备椭圆形横截面,使其无法操纵。将光必要耦合到光纤更容易将泵浦光再行引入增益晶体,同时清扫阵列输入的光束形状,容许多个二极管发射器填充取得更高的泵浦功率。

光纤的输入末端一般来说置放附近增益晶体,从光纤尖端到晶体平面之间,仅有低反镜和两片再行光学透镜。这种光纤耦合不仅提高光束传输,也增加了设计上的热萃取约束,因为它将谐振器的较小部分生热(激光二极管)分离出来过来。

为了管理一些低数值孔径(NA)光纤输入的固有后果,光束用透镜新的图形,在增益晶体处获取更加圆润、更加光滑的裙。  有所不同类型的打标  对于打标和工业应用于,最重要的激光器特性是脉冲能量、反复频率和整洁的激光横模。

这种激光器的主要目标,是需要在各种材料表面上较慢打标。我们区分几种类型的打标,如浅雕、深色热处理,以及在特定表面上的颜色热处理。

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  在纳秒脉长区使用Nd:YAG和Nd:YVO4,必须十分准确的光束性能,以容许在这些打标模式之间的转换。一般来说情况下,浅雕拒绝极致的高斯光束。这是因为高斯模式是一种传播时常规轮廓不再次发生转变的自由空间模式,因此不会由于实际光束的探讨(离焦)使峰值功率再次发生转变。

高斯光束可以在其最弱的区域超过峰值功率相比之下低于电离水平,并创立微观等离子体,可以除去打标材料准确的一部分。与等离子体的相互作用在表面上创立圆形印记,并具备一定深度??。

当光束以特定图案展开扫瞄时,由若干脉冲所产生的连接点构成雕刻对象的外观。  对于明确的激光源,光束被探讨得越小,单点将就越小,并且将必须越少的点来填满完全相同大小的区域。更加小点的尺寸最后受限于光束质量和散射无限大。

用于完全相同的激光源光束质量的打标头,532nm系统比起1064nm系统打标示更加小的点,几乎基于散射无限大。  由于谐振腔内的各种效应,输入一般来说不是极致的高斯形。

这种背离回应为光束质量(M2)值,对于典型的RMILaser系统,该值为1.2或更佳,其中值为1对应于极致的TEM00高斯模式。最重要的是要注意到,在谐振器中,转变泵浦条件可以影响增益晶体中的热梯度,转变光束的M2值,甚至毁坏模式结构。

对于一些更高功率的应用于,一个用与增益材料完全相同但并未掺入的晶体做成的端帽,用作力学系统热量、增大热透镜效应。该末端帽可以与晶体的常规增益部分光学黏合或生长在一起。  脉冲特性  泵浦光束裙尺寸的自由选择,意味著斜单模和多模运营之间的差异。在许多应用于中,如纳秒脉长打标和材料加工,纵模不加以控制,因为它们在工艺过程中不起大的起到。

然而,单纵模运营可以通过重新加入基于法布里-珀罗谐振器的带通滤光片来构建,而该谐振器具备类似于波动频率整数倍的增益比特率滤波的谐振间隔。具备10~15cm腔宽(包括两块相互平行的反射镜)、增益晶体和声光调制器的典型DPSSNd:YVO4激光器,可以产生较短至10ns、单脉冲能量0.5mJ的1064nm脉冲。该输入可以通过二次或三次谐波产生(SHG或THG),很更容易上切换分别取得532nm或355nm的输入。

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  RMILaser公司生产数瓦级的1064nm和532nm系统。较短的波长一般来说被指出是“冻”打标,并且限于于玻璃、塑料以及其他易裂的类似于材料,这是由于用于常规1064nm光束所产生的吸取造成的温度梯度。较短波长也等同于打标面更加小的焦斑尺寸和更高的峰值强度,从而提升了精度和打标质量。

  有一种有所不同类型的激光打标,表面不被激光毁坏而是由于水解转变颜色,称作热处理。典型的深色热处理打标拒绝十分准确的探讨和能量条件,一项关键因素是所用于的光束轮廓。顶帽或完全正方形轮廓的光束将创立均匀分布的强度产于,从而均匀分布冷却光束太阳光区域。

然后,空气中的氧可以融合到金属(一般来说为钢)表面转变其颜色(闻图1)。表面的这种重组是可用的,在必须考虑到无菌环境的应用于中,该方法是选用。  图1:对峰值功率、打标速度和脉冲个数的准确掌控,需要构建具备大量细节的不锈钢彩色激光退火(打印机)。

这里表明了一些可取得的颜色(a)和简单图案的高印刷质量(b)。  该工艺的少许转变是彩色打标。彩色打标工艺在表面重构中构成气泡,烧结后光线入射光环境光的有所不同波长。

使用RMI的内部U-20机器,我们早已在产生这些标记方面取得了巨大成功,一般来说必须极好的稳定性和可回声性,以在特定材料上取得完全一致的结果。


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