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得益于半导体技术和晶体学的变化,二极管泵浦固态(DPSS)-yb5点ac只为非凡

AG亚博 科技 2021年01月06日
本文摘要:这种光纤耦合不仅改善了光束传输,还增加了设计中的热提取限制,因为它分离了谐振器(激光二极管)一小部分产生的热量。一个典型的DPSSNd:YVO4激光器,腔宽10~15cm(包括两个平行反射镜),增益晶体和声光调制器可以产生1064nm短至10ns的脉冲,单脉冲能量为05mJ,这个输入可以由二次或三次谐波(SHG或THG)产生,因此更容易上开关,分别得到532nm或355nm的输入。

标记

得益于半导体技术和晶体学的变化,二极管泵浦固态(DPSS)激光系统长期以来一直是慢速和超快速(纳秒至皮秒)高功率工业级激光系统的常见产品。目前这些系统中应用最广泛的定标材料是Nd: YAG和钒酸盐(Nd: YVO4),因为它们具有高增益、大冷负荷能力和类似的单频发射光谱。一般来说,这些四能级系统配备有端面泵浦的棒或盘,以确保模式与泵浦光束的模式相似,这反过来提高了谐振光束的提取效率,以便在晶体中存储能量。

宽序列的泵浦二极管精确地反射到钕的808纳米吸收线,从而增加晶体的热负荷。二极管阵列的光输入截面为椭圆形,无法管理。通过将光耦合到光纤中,更容易将泵浦光引入增益晶体,同时清洁阵列输入的光束形状,允许填充多个二极管发射器以获得更高的泵浦功率。一般来说,光纤的输入端与附近的增益晶体放置在一起。

从光纤尖端到晶面,只有一个低反射镜和另外两个光学透镜。这种光纤耦合不仅改善了光束传输,还增加了设计中的热提取限制,因为它分离了谐振器(激光二极管)一小部分产生的热量。为了处理一些低数值孔径(NA)光纤输入的固有后果,光束使用新的透镜模式,以在增益晶体处获得更圆更平滑的裙边。

不同类型的标记对于标记和工业应用,最重要的激光特性是脉冲能量、重复频率和整齐的激光横向模式。这种激光的主要目标是在各种材料的表面缓慢地进行标记。我们区分了几种类型的标记,如浅雕刻、暗热处理和特定表面的彩色热处理。当在纳秒脉冲区使用钕钇铝石榴石和钕钇铝石榴石时,必须具有非常精确的光束性能,以允许这些标记模式之间的转换。

一般来说,浅雕排斥极端高斯光束。这是因为高斯模式是自由空间模式,其中传统的轮廓在传播期间不会再次改变,因此峰值功率不会由于实际光束(散焦)的讨论而再次改变。

高斯光束可以在其最弱区域超过峰值功率,相比之下低于电离水平,并产生微观等离子体,可以去除标记材料的精确部分。与等离子体的相互作用在表面产生一定深度的圆形痕迹?当光束以特定的模式扫描时,由几个脉冲产生的连接点构成了雕刻物体的外观。对于一个确定的激光源,讨论的光束越小,单个点就越小,必须填充完全相同尺寸区域的点就越少。

较小点的尺寸最终受到光束质量和散射无穷大的限制。对于具有完全相同激光束质量的标记头,532纳米系统比几乎基于无限散射的1064纳米系统标记更小的点。由于谐振腔中的各种效应,输入一般不是极高斯的。

对该偏差的响应是光束质量(M2)值,对于典型的1.2或更好的激光系统,1的值对应于极端的TEM00高斯模式。最需要注意的是,在谐振器中,改变泵浦条件会影响增益晶体中的热梯度,改变光束的M2值,甚至破坏模式结构。

对于一些功率较高的应用,由晶体制成的端盖用作机械系统的热量,并增加热透镜效应,该端盖与增益材料完全相同,但未掺杂。端盖可以与晶体的常规增益部分光学结合或生长在一起。自由选择具有脉冲特性的泵浦光束裙部尺寸意味着倾斜单模和多模操作之间的区别。

在许多应用中,如纳秒脉冲长度标记和材料加工,纵向模具不受控制,因为它们在过程中不起很大作用。然而,单纵模操作可以通过重新添加基于法布里-珀罗谐振器的带通滤波器来构造,该带通滤波器具有类似于具有整数倍波动频率的增益比特率滤波的谐振间隔。一个典型的DPSSNd:YVO4激光器,腔宽10~15cm(包括两个平行反射镜),增益晶体和声光调制器可以产生1064nm短至10ns的脉冲,单脉冲能量为0.5mJ,这个输入可以由二次或三次谐波(SHG或THG)产生,因此更容易上开关,分别得到532nm或355nm的输入。RMILaser公司生产1064nm和532nm系统,功率几瓦。

一般来说,较短的波长被称为“冻结”标记,并限于玻璃、塑料和其他容易破裂的类似材料,这是由于常规1064纳米光束产生的吸收引起的温度梯度。较短的波长相当于较小的焦斑尺寸和标记表面较高的峰值强度,从而提高了精度和标记质量。还有一种不同类型的激光打标,表面不被激光破坏,而是水解变色,这叫热处理。

典型的暗热处理标记拒绝非常精确的讨论和能量条件,一个关键因素是使用的光束轮廓。一顶礼帽或一个完全方形的光束将产生均匀的强度分布,从而均匀地分布冷却光束的阳光面积。然后,空气中的氧气可以熔化到金属(一般是钢)表面,改变其颜色(见图1)。这种表面重组是可行的,在必须考虑无菌环境的应用中,这种方法是一种选择。

图1:峰值功率、打标速度、脉冲数的精确控制需要大量细节的不锈钢彩色激光退火(打印机)的构造。这里显示了一些简单图案的可用颜色(a)和高打印质量(b)。这个过程中的一个小变化就是颜色标注。

彩色标记工艺在表面重构中形成气泡,烧结后入射光和环境光的波长不同。使用RMI内部的U-20机器,我们已经在生产这些标志上取得了巨大的成功。一般来说,我们必须具有优异的稳定性和回声才能在特定材料上获得完全一致的结果。


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