01 500W單模準(zhǔn)連續(xù)綠光光纖激光器
早在2015年年底，光纖激光器行業(yè)的世界領(lǐng)先企業(yè)IPG就發(fā)布了輸出功率高達(dá)500W的單模準(zhǔn)連續(xù)綠光光纖激光器。IPG Photonics 憑借這款激光器獲得當(dāng)年由國(guó)際光學(xué)工程學(xué)會(huì)(SPIE)頒發(fā)的年度Prism Awards大獎(jiǎng)。這是一款 500 W 準(zhǔn)連續(xù)綠光單模光纖激光器，首次將光纖激光技術(shù)的優(yōu)勢(shì)帶入可見(jiàn)光譜，具有高輸出功率，出色的電光轉(zhuǎn)換效率和低成本。 該產(chǎn)品提供工業(yè)級(jí)可靠性，優(yōu)異的輸出光束質(zhì)量，以及光纖傳輸?shù)撵`活性，適用于從銅焊到太陽(yáng)能電池芯片和電池板制造的工業(yè)精密激光應(yīng)用。
時(shí)隔不到7年，深圳公大激光有限公司率先打破國(guó)外壟斷，在國(guó)內(nèi)推出同款500W單模準(zhǔn)連續(xù)綠光光纖激光器：GNPL-500-50，填補(bǔ)了該類(lèi)型產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)的空白，為新能源里太陽(yáng)能面板制造，高反材料的切割和焊接，光伏領(lǐng)域半導(dǎo)體材料的激光摻雜以及激光退火等應(yīng)用提供高端優(yōu)質(zhì)的國(guó)產(chǎn)光纖激光器。
圖1. 500W 單模準(zhǔn)連續(xù)綠光GNPL-500-50輸出功率測(cè)試
如圖1所示，該款激光器可以輸出高達(dá)518W的純單模準(zhǔn)連續(xù)綠光，此外圖2和3給出了該款激光器的光斑特性，它不僅具有小于1.1的高光束質(zhì)量，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)近遠(yuǎn)場(chǎng)的超過(guò)95%的光斑圓度。十分優(yōu)異的輸出光斑特性也是精密激光加工的保證。
圖2. GNPL-500-50光束質(zhì)量M2測(cè)試結(jié)果
圖3. GNPL-500-50遠(yuǎn)場(chǎng)光斑直徑和橢圓度測(cè)試結(jié)果
02 QCW500W綠光光纖激光器vs. QCW450/4500紅外光纖激光器
如表1所示，五百瓦單模準(zhǔn)連續(xù)綠光光纖激光器的指標(biāo)特性和傳統(tǒng)認(rèn)知中紅外準(zhǔn)連續(xù)光纖激光器有較大的差異：此準(zhǔn)連續(xù)非彼準(zhǔn)連續(xù)，兩種準(zhǔn)連續(xù)的激光器除了波長(zhǎng)不同以外，產(chǎn)生準(zhǔn)連續(xù)激光的機(jī)制也完全不同，因此無(wú)論是從脈沖能量，重復(fù)頻率還是脈寬上都有顯著的區(qū)別。
表1 GNPL-500-50 基本光學(xué)參數(shù)
表2QCW500W綠光光纖激光器vs. QCW 450/4500紅外光纖激光器
表2列出了兩種不同波長(zhǎng)準(zhǔn)連續(xù)光纖激光器的主要差異參數(shù)，最大差異在兩者的脈寬和調(diào)制頻率上。QCW500W綠光光纖激光器的脈寬是1ns附近，屬于亞納秒級(jí)別，頻率高達(dá)50Mhz，是一個(gè)窄脈寬，高重頻的光纖激光器;而QCW 450/4500紅外光纖激光器的脈寬是50us~50ms，最高頻率只有50kHz。因此可見(jiàn)，雖然都可以稱作為準(zhǔn)連續(xù)(激光脈沖的占空比比較大)，但是實(shí)現(xiàn)大占空比脈沖輸出的方式不一樣：前者的搭配是窄脈寬加高重頻，而后者是寬脈寬加低重頻，不同脈寬和重頻的搭配導(dǎo)致了最終輸出的脈沖能量會(huì)有很大的差異。因?yàn)榧す馄鞯膯蚊}沖能量是等于激光器的平均功率除以脈沖頻率的，高達(dá)幾十MHz的綠光QCW雖然和紅外QCW一樣具有500W的平均功率，但單脈沖能量只有幾十微焦，是遠(yuǎn)低于紅外QCW幾十焦耳的單脈沖能量的，因此并不適合焊接較厚的金屬材料。但綠光QCW的短波長(zhǎng)，高峰值和單模特性使它在薄膜，晶圓材料的精細(xì)加工和薄銅的切割焊接上具有紅外不可比擬的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)需要加工的材料對(duì)熱效應(yīng)敏感，對(duì)加工精度(即作用在材料上的光斑大小)和加工效率有比較高的要求，同時(shí)材料本身比較薄，對(duì)單脈沖能量要求不高的時(shí)候，短波長(zhǎng)，窄脈寬和高重頻特性的綠光準(zhǔn)連續(xù)激光器就是最佳的選擇。
來(lái)源于：激光制造網(wǎng)