焊接用光纖激光器

導讀：目前，二氧化碳和光纖激光器可以輕鬆滿足深熔焊接對激光束參數和功率的要求。由於絕大多數金屬的吸收性隨著波長的縮短而提高，因此，與波長為10.6微米的二氧化碳激光器相比，波長約為1微米的光纖激光焊接機可以提供更高的加工效率。

尤其是，光纖激光器能極好地滿足深熔焊接的要求。它們提供的輸出功率一般在500瓦到10千瓦之間，而且可以輕易地將焊點直徑聚焦在40微米到800微米之間的必要範圍內，即使在相對較大的加工距離上也能實現。從實踐的角度來看，使用激光束傳輸光纖可擴大集成選擇，促進激光器在生產環境中的應用。最後，光纖激光器具有高可靠性、卓越的正常運行時間和較低的購置成本等特點，這使之成為一種經濟可行且有吸引力的生產焊接應用選擇。

目前有多家製造商正生產用於焊接和其他材料加工應用的高功率光纖激光器。其中，Coherent | Rofin公司的光纖激光器專為統和提供性能、可靠性、輕鬆集成和成本特性而設計，是焊接和其他材料加工應用的最佳選擇。

而他們是如何做到的？從圖紙上不難發現，Coherent | Rofin採用的是光纖激光振蕩器的主要元件。激光諧振腔採用大模場面積（LMA）摻鐿雙包層光纖製成，腔鏡採用光纖布拉格光柵。它通過一系列半導體激光器泵浦模塊從各自的末端泵送，輸出的激光光纖耦合入增益光纖。

Coherent | Rofin 光纖激光振蕩器原理圖，包括12 個半導體激光器泵浦模塊和6x1 光纖耦合模塊，後者將泵浦光注入增益光纖，使得激光束可以高效地輸出。

根據此設計，一套泵浦和增益光纖可以產生高達3千瓦的輸出功率。然後，其中最多四台單模光纖激光單元輸出的激光合束到一條多模光纖中，從而產生最高10千瓦的功率。另一方面，Coherent | Rofin「標準」機櫃支持通過使用集成的光纖分光器，將一台光纖激光器輸出的激光分配到四條獨立的光纖中。

因此，這種模塊化的構建方法讓Coherent | Rofin能夠在輸出功率、傳輸光纖直徑和光束參數方面提供多種選擇。這帶來的優點是能夠迅速調整激光束的特性，從而精確匹配具體工藝的確切要求。

在加工純銅和黃銅等反射性較強的金屬時，一些用戶遇到了因背向反射而導致光纖激光器損壞或工藝一致性差的情況。Coherent | Rofin激光器在系統內的不同位置使用經過優化的功率生成及傳輸技術和感測器，來保護激光器元件避免出現此類損壞。這些保護措施解決了背向反射的問題，並允許可靠地焊接黃銅、鋁和純銅，而不必擔心損壞激光器。

當然，光纖激光器只是整個焊接系統的一個組成部分，這個系統還包括激光束聚焦焊接頭和電子控制裝置。除了光纖激光器之外，Coherent | Rofin還提供安裝在客戶機器中的激光束傳輸組件。這些組件可能是固定的光學器件或完整的集成掃描解決方案（包括控制所有相關激光參數的組件），用於對焊接過程進行全面優化。此外，這些集成解決方案通常採用快速且靈活的激光束掃描技術，能讓激光束從一個焊接輪廓迅速移動到下一個焊接輪廓。這極大地提高了激光加工系統的工作效率。