光纤激光器(Fiber Laser)是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器,光纤激光器可在光纤放大器的基础上开发出来:在泵浦光的作用下光纤内极易形成高功率密度,造成激光工作物质的激光能级“粒子数反转”,当适当加入正反馈回路(构成谐振腔)便可形成激光振荡输出。

加工的要求越来越多元、苛刻,激光切割机的心脏-激光器,也有着单模和多模的区分。光纤激光器应用范围非常广泛,包括激光光纤通讯、激光空间远距通讯、工业造船、汽车制造、激光雕刻激光打标激光切割、印刷制辊、金属非金属钻孔/切割/焊接(铜焊、淬水、包层以及深度焊接)、军事国防安全、医疗器械仪器设备、大型基础建设,作为其他激光器的泵浦源等等。

那么,激光切割机的心脏-激光器之单模/多模具体有哪些不同呢?本文具体分析解答一下,避免大家后期在面对选择时不再盲目。

光纤激光切割机的结构(激光切割机的心脏-激光器之单模)(1)

金属激光切割机

激光切割机的心脏-激光器之单模/多模解析:

众所周知,光纤激光器所激发光束的能量分布近似于“高斯分布”,今天带大家简单看一下光纤激光器的原理和构造,首先它是由泵浦源、多模耦合器 (合束器)、光纤光栅、有源光纤、光束校准输出模块以及无源光纤(能量输出光纤)等组成。当激光器内部只有一个泵浦模块时,就称之为单模激光器,而多个泵浦模块组合在一起,通过合束器让多束泵浦光进入有源光纤中,这样可以得到更高功率的光束,这种多模块组合的激光器就是多模激光器。因而,主流的光纤激光器产品中,单模激光器大都为中小功率,而高功率产品则多是多模激光器。

多模和单模的区别:单模的纤芯比较细,发出的是典型的高斯光束,能量非常集中,类似陡峭的山峰,光束质量也要优于多模;多模相当于是多束高斯光束的组合,所以能量分布近似一个倒扣的杯子,比较平均,当然光束质量较单模也要差一些。

光纤激光切割机的结构(激光切割机的心脏-激光器之单模)(2)

激光切管机

根据不同的特性表现,单模和多模的应用方向也有所不同,比如,在1mm及以下不锈钢/碳钢薄板的切割中,单模的加工效率明显优于多模(单模快15%~20%),且切割质量相近;而在2mm及以上的厚板切割中,无论是质量还是效率,高功率的多模激光器都表现更好。

应用于激光焊接领域,热传导焊中,单模激光器可以得到更加均匀平滑的焊缝,所以一些薄材的焊接都采用单模激光器,比如软包动力电池成组时极耳的叠焊;而在深熔焊中,多模激光器能得到深宽比更优的焊缝,例如方形动力电池组Bus-Bar的焊接。

特别注意的是激光器的单模和多模是选择光纤激光器的一个重要依据。光纤激光器以其高电光转换效率,高稳定性,高光束质量和低使用成本等优点,在激光加工领域正越来越受市场欢迎,且作为一种极优质的光源,近年来成本也在不断下降,所以传统的固体及气体激光器市场,都在不断被光纤激光器所代替。

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