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光纤传输系统助力工业超快激光加工【ror体育】

产品时间:2021-10-11 00:09

简要描述:

时至今日,光导纤维光束传输技术早已沦为高功率液体倒数(CW)激光需要被普遍工业应用于的核心驱动,但该技术却无法被应用于超快脉冲激光。而微纳结构的空芯光纤的经常出现使之沦为有可能,高能量的皮秒和飞秒脉冲激光需要被容许在其大于的中空芯部结构,以极好的光束质量展开传输。当将其包入一根牢固的光缆外壳,也许意味著一个新的激光传输时代的打开。 (闻图1) 图1:限于于超快激光应用于的光缆 由于可以对完全任何材料展开超高精度的加工,超快激光展现大大快速增长的应用于市场需求。...

详细介绍
本文摘要:时至今日,光导纤维光束传输技术早已沦为高功率液体倒数(CW)激光需要被普遍工业应用于的核心驱动,但该技术却无法被应用于超快脉冲激光。而微纳结构的空芯光纤的经常出现使之沦为有可能,高能量的皮秒和飞秒脉冲激光需要被容许在其大于的中空芯部结构,以极好的光束质量展开传输。当将其包入一根牢固的光缆外壳,也许意味著一个新的激光传输时代的打开。 (闻图1) 图1:限于于超快激光应用于的光缆 由于可以对完全任何材料展开超高精度的加工,超快激光展现大大快速增长的应用于市场需求。

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时至今日,光导纤维光束传输技术早已沦为高功率液体倒数(CW)激光需要被普遍工业应用于的核心驱动,但该技术却无法被应用于超快脉冲激光。而微纳结构的空芯光纤的经常出现使之沦为有可能,高能量的皮秒和飞秒脉冲激光需要被容许在其大于的中空芯部结构,以极好的光束质量展开传输。当将其包入一根牢固的光缆外壳,也许意味著一个新的激光传输时代的打开。

(闻图1)    图1:限于于超快激光应用于的光缆  由于可以对完全任何材料展开超高精度的加工,超快激光展现大大快速增长的应用于市场需求。当其被应用于确实的工业生产时,拒绝准确的掌控脉冲的时间、空间和形状,以便构建最佳的超快激光输入。光束传输系统作为相连激光源  和明确应用于之间的光学界面,是激光加工系统中最为关键的一环。

它的主要目标是在尽量非常简单高效且不阻碍激光束的前提下,将暴光源的激光引领至被加工件的特定方位。但同时,对激光束在时间和空间上的整形、强化市场需求,作为一个可选功能更加多的被明确提出。  在上世纪90年代,基于光纤技术的光束传输系统作为主要突破,使倒数半导体和液体激光器确实转入工业激光应用于,而其也沦为数千瓦功率倒数激光应用于的标准。可以意识到的是,如果有类似于的光纤传输系统可用作超快激光应用于,那是十分有一点期望的。

  超快脉冲的光束传输  目前对于脉长在几皮秒且脉冲能量符合材料加工市场需求的这类新兴超快激光应用于,广泛使用空间光路传输。这些基于镜片构成的系统必须繁复的微小调整(特别是在是长距离传输),并且受到灰尘和颗粒污染的后遗症。在整个光路中,数量可观的光学组件沦为光束质量损失的潜在的根源。

此外,此类加工设备广泛必须一个精工细作的平稳基台结构,激光器必需尽量的相似加工方位,在整体系统设计方面这意味著必须花费大量的成本和经历。  缺乏标准的光束传输解决方案造成了系统设计方案的千差万别,这很大妨碍了超快激光获得更加普遍的工业应用于。替换激光光源或其他部件都必须新的对整个系统展开调整和校准,这最后毫无疑问提升了成本。

基于光纤的光束传输系统当下还无法构建,这主要由于传统的光纤并不合适传输超快激光。受限于本身的色散特性,不会使脉长变窄,受损阈值也无法符合市场需求,而自聚焦(self-focusing)、受激布里渊衍射(stimulatedBrillouinscattering)以及拉曼衍射(Ramanscattering)等非线性效应,不会只能的毁坏光纤材料或脉冲波形。

所以作为结论,用作工业应用于的超快脉冲无法通过传统的玻璃光纤展开传输。  可在中空芯部约束光束的新型光纤  微纳结构的空芯光纤(Microstructuredhollow-corefibers,全称MHCFs,闻图2)反对光束在中空芯部(例如充气或真空状态)中传输,这使得其需要传输极高的功率并且彻底消除了非线性效应。这种光纤从光子晶体光纤(photoniccrystalfibers)演进而来,最先由来自英国巴斯大学(BathUniversity)的Russell,Knight和Birks共同开发研制。

从那之后,各种有所不同样式的微纳结构光纤被研发出来,并证明了其可以传输高功率超快激光的潜在价值。此类光纤享有类似于单模阶跃折射率光纤(step-indexfibers)的芯部尺寸,而约束光线的芯部结构看起来点状的水晶。

但有所不同的是,其芯部长度可以大大缩短,并且忍受更高的受损阈值。99%的激光光线在其中机芯部中传导,可容许的脉冲能量等级提升到了毫焦耳(mJ)级别,大大多达了许多材料加工所需的能量等级。

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    图2:有所不同类型的微纳结构机芯光纤(MHCFs)以及光束质量(M2)为1.3时远近模场产于特性  将此类光纤必要的构建进工业光束传输系统,在确保极致的光束质量的前提下,几百瓦(multi-100W)和几百微焦(multi-100mu;J)的超快激光脉冲可以被可信的传输。这样的光束传输系统使得激光源和明确应用于以求分离出来,可以将激光能量分送往有所不同的工作站,甚至柔性化的机器人系统也沦为现实,这些毫无疑问都大大强化了工业应用于的可能性。  机芯光纤由于具备极低的色散特性,非常适合用作飞秒级别的脉长。

在900-1100纳米光谱范围区间,30至70dB/km或1%每米的波动值是可以构建的。


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