微加工中光纖激光器的發揮

 購買光纖激光器如今,激光工藝已廣泛應用於製造業,比如金屬的切割與焊接,其中一個重要領域就是激光微製造或是激光微加工。這裏的“微”指的是基板厚度不足1毫米,尺寸測量精確至微米。與傳統的大規模生產應用,比如機撲焊接或是鈑金切割相比,進行微加工時所需用到的設備及工藝則更強調精確度以及嚴謹的進程控製。由於這些應用往往對熱能很敏感,對精確度有極高的要求,所以,所選激光器的類型、規格、光學係統及硬件配置對於穩定的規模生產而言至關重要。

激光器的選擇取決於諸多因素,其中包括材料屬性、加工形狀、進程容差、所需產能等等。新型光纖激光器需要在降低成本的同時,提供改良的、更加靈活的激光源。

棒式固態激光器有一個致命缺陷,即熱透鏡效應會導致平均功率受限。IPG推出的準連續摻鐿光纖激光器(QCW),具有高亮度/光束質量、高脈衝能量、高峰值功率及高平均功率,已成為替代照射棒或二極管泵浦固態激光器的理想選擇。這種風冷、緊湊型激光器,電光轉換效率超過30%,全程免維護,輸出波長1070nm,毫秒級“長脈衝”。另有“連續模式”可選。

如果需要更短的脈衝(納秒級或是更短),用戶也有一係列覆蓋多波長、多脈衝能量、多平均功率/峰值功率的光纖激光器可供選擇。除了已有的1064nm 近紅外Q開關光纖激光器之外,還有新一代綠光(輸出波長為532nm)光纖激光器。IPG推出的脈衝型綠光光纖激光器的主要特點為峰值功率高,平均輸出功率可達50W,脈衝周期恒定為1ns, 頻率10到300kHz。光纖的脈衝能量和/ 或重複頻率可根據需要調整,不影響輸出光束的參數,M2 < 1.2,與傳統的激光器相比更高效、更緊湊,成本也更低。

  雖然IPG光子有從紫外線到中紅外等一係列激光器, 但是本文將重在討論準連續光纖激光器及脈衝型綠光光纖激光器。接下來鼎博六合將通過實例研究這兩種激光器的工藝特點,探討其在規模生產中的應用。

關於準連續光纖激光器,鼎博六合主要觀察了其在氧化鋁、氮化鋁、藍寶石等陶瓷土中的應用結果。氧化鋁(多晶Al203)和氮化鋁(AlN)被公認為是超級導熱材料,廣泛用於各行各業, 如LED、RF、微波封裝等。在這些行業中,鑽孔速度與成型速度將直接影響生產成本。另一方麵,單晶Al2O3, 也就是鼎博六合通常所說的藍寶石,硬度特別高,僅次於鑽石。與傳統的光學玻璃相比,藍寶石不僅更堅固,更耐劃,而且光傳輸從紫外線到近紅外, 導熱性能也極佳。藍寶石作為一種能夠通過MOCVD擴大光發射外延層的材料,已大量應用於LED行業。在過去幾年裏,藍寶石的應用隨著LED行業的發展出現了井噴式的增長,如背景照明,近年來更逐步推進至一般照明。另一個增長點是家用電子產品, 藍寶石可以用於製造手機攝像頭、功能鍵甚至是整個顯示屏。

綠光光纖激光器適用於那些不易通過近紅外波段加工的材料,如聚合物(PEEK、矽膠、環氧樹脂、FR4),因此堪稱準連續光纖激光器的“最佳搭檔”。綠光光纖激光器脈衝周期更短, 因而可以對金屬或陶瓷土進行精細加工。鼎博六合隨鼎博六合將一一展示其在不同材料中的應用結果。

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