高功率單模綠光光纖激光器家族新成員—QCW單模綠光光纖激光器

 西安國盛激光     |      2022-07-04


 01  500W單模準(zhǔn)連續(xù)綠光光纖激光器

  早在2015年年底,光纖激光器行業(yè)的世界領(lǐng)先企業(yè)IPG就發(fā)布了輸出功率高達(dá)500W的單模準(zhǔn)連續(xù)綠光光纖激光器。IPG Photonics 憑借這款激光器獲得當(dāng)年由國際光學(xué)工程學(xué)會(huì)(SPIE)頒發(fā)的年度Prism Awards大獎(jiǎng)。這是一款 500 W 準(zhǔn)連續(xù)綠光單模光纖激光器,首次將光纖激光技術(shù)的優(yōu)勢帶入可見光譜,具有高輸出功率,出色的電光轉(zhuǎn)換效率和低成本。 該產(chǎn)品提供工業(yè)級可靠性,優(yōu)異的輸出光束質(zhì)量,以及光纖傳輸?shù)撵`活性,適用于從銅焊到太陽能電池芯片和電池板制造的工業(yè)精密激光應(yīng)用。

  時(shí)隔不到7年,深圳公大激光有限公司率先打破國外壟斷,在國內(nèi)推出同款500W單模準(zhǔn)連續(xù)綠光光纖激光器:GNPL-500-50,填補(bǔ)了該類型產(chǎn)品在國內(nèi)的空白,為新能源里太陽能面板制造,高反材料的切割和焊接,光伏領(lǐng)域半導(dǎo)體材料的激光摻雜以及激光退火等應(yīng)用提供高端優(yōu)質(zhì)的國產(chǎn)光纖激光器。




  圖1. 500W 單模準(zhǔn)連續(xù)綠光GNPL-500-50輸出功率測試


  如圖1所示,該款激光器可以輸出高達(dá)518W的純單模準(zhǔn)連續(xù)綠光,此外圖2和3給出了該款激光器的光斑特性,它不僅具有小于1.1的高光束質(zhì)量,同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)近遠(yuǎn)場的超過95%的光斑圓度。十分優(yōu)異的輸出光斑特性也是精密激光加工的保證。



  圖2. GNPL-500-50光束質(zhì)量M2測試結(jié)果



  圖3. GNPL-500-50遠(yuǎn)場光斑直徑和橢圓度測試結(jié)果


  02  QCW500W綠光光纖激光器vs. QCW450/4500紅外光纖激光器

  如表1所示,五百瓦單模準(zhǔn)連續(xù)綠光光纖激光器的指標(biāo)特性和傳統(tǒng)認(rèn)知中紅外準(zhǔn)連續(xù)光纖激光器有較大的差異:此準(zhǔn)連續(xù)非彼準(zhǔn)連續(xù),兩種準(zhǔn)連續(xù)的激光器除了波長不同以外,產(chǎn)生準(zhǔn)連續(xù)激光的機(jī)制也完全不同,因此無論是從脈沖能量,重復(fù)頻率還是脈寬上都有顯著的區(qū)別。



  表1 GNPL-500-50 基本光學(xué)參數(shù)



  表2QCW500W綠光光纖激光器vs. QCW 450/4500紅外光纖激光器


  表2列出了兩種不同波長準(zhǔn)連續(xù)光纖激光器的主要差異參數(shù),最大差異在兩者的脈寬和調(diào)制頻率上。QCW500W綠光光纖激光器的脈寬是1ns附近,屬于亞納秒級別,頻率高達(dá)50Mhz,是一個(gè)窄脈寬,高重頻的光纖激光器;而QCW 450/4500紅外光纖激光器的脈寬是50us~50ms,最高頻率只有50kHz。因此可見,雖然都可以稱作為準(zhǔn)連續(xù)(激光脈沖的占空比比較大),但是實(shí)現(xiàn)大占空比脈沖輸出的方式不一樣:前者的搭配是窄脈寬加高重頻,而后者是寬脈寬加低重頻,不同脈寬和重頻的搭配導(dǎo)致了最終輸出的脈沖能量會(huì)有很大的差異。因?yàn)榧す馄鞯膯蚊}沖能量是等于激光器的平均功率除以脈沖頻率的,高達(dá)幾十MHz的綠光QCW雖然和紅外QCW一樣具有500W的平均功率,但單脈沖能量只有幾十微焦,是遠(yuǎn)低于紅外QCW幾十焦耳的單脈沖能量的,因此并不適合焊接較厚的金屬材料。但綠光QCW的短波長,高峰值和單模特性使它在薄膜,晶圓材料的精細(xì)加工和薄銅的切割焊接上具有紅外不可比擬的優(yōu)勢。當(dāng)需要加工的材料對熱效應(yīng)敏感,對加工精度(即作用在材料上的光斑大小)和加工效率有比較高的要求,同時(shí)材料本身比較薄,對單脈沖能量要求不高的時(shí)候,短波長,窄脈寬和高重頻特性的綠光準(zhǔn)連續(xù)激光器就是最佳的選擇。

  

  來源于:激光制造網(wǎng)