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无畏高反丨激光器在高反材料中的应用设计

时间:2021-08-31 10:06:50 作者:双成激光 点击:

什么是高反材料

高反材料一般指的是电阻率低,表面较为光滑,对近红外激光吸收率低的金属材料。下图为常见的金属材料的吸收系数,例如铜、铝两种常见金属,对激光的吸收率低,多数都经材料表面而反射。多数场景下切割头都是垂直或略微倾斜于材料,从而导致回返激光重新反射进激光器内,这就使得切割或焊接高反材料时激光器内部核心长期处于高温状态。

无畏高反丨激光器在高反材料中的应用设计(图1)

抗高反具体实施方案

在加工高反材料时,一旦出现过多的回返激光进入激光器内部时,会对激光头或激光器本身造成一定的损伤,对于越高功率的设备,回返激光对设备本身的损耗也越大。当进行高反材料切割加工时,在材料未穿透情况下,会有较高功率的回返光返回至激光器内部,损坏激光器。针对以上问题,激光器厂商进行四级抗高反射光保护设计,同时将新增各项回返光监测功能,保证激光器在出现异常加工时的实时保护。

无畏高反丨激光器在高反材料中的应用设计(图2)

多重高反软件监控设计

高反软件保护主要就是高反监控防护,指在加工高反材质时,回返激光进入激光器光学系统时,为防止对内零部件造成损伤而采取的监控、防护等措施。


抗高反装置虽然能保证激光器在某个回返激光功率阈值内仍可以正常工作而不会损坏,但超过此阈值后激光器仍会存在损坏风险,因此,为了确保回返激光过高时激光器能够及时保护,多模块高功率激光器产品内部加入了多重高反软件保护设计:

无畏高反丨激光器在高反材料中的应用设计(图3)

输出光缆高反保护设计

当回返光功率较高时,返回的激光会一部分沿原光路返回至输出光缆光纤中,另一部分则会直接入射到输出光缆前端,通过对回返激光传输问题的研究和监控功能集成化技术研究,我们在输出光缆内部集成了包括光缆温度监控、激光监控和回返光监控等多项检测功能,用于对回返激光的实时监测。一旦回返激光功率超过了激光器所能承受的范围时,激光器就会及时关闭出光并进行报警,保证激光器不会损坏,同时也能提醒客户,此时加工存在异常。

无畏高反丨激光器在高反材料中的应用设计(图4)

合束及光学模块高反保护设计

考虑到回返激光存在纤芯激光和包层激光两种,除输出光缆增加高反保护设计外,我们还在合束内部增加了高反检测模块,用来对反向传输激光功率进行检测,并实时监控回返激光的功率大小。这种高反检测模块不仅能检测到包层激光,还能检测到纤芯激光,能够有效的规避只检测包层回返激光时,纤芯回返激光仍会导致激光器损坏的风险。一旦激光器内部存在较高的回返激光时,也能够及时关闭激光并报警,保证激光器的安全可靠性。