二极管泵浦圆盘激光器将YAG推向新时代(2)

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-07-02 原文发表:2007-07-02 人气:2

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Pd =4 P /πd2

所以，当将二极管泵浦圆盘激光器（Trumpf型号HLD 4002, 在工件上的功率高达4千瓦，直径光纤为200μm)与灯泵棒状激光器(Trumpf 模型 HL 4006,在工件上的功率高达4千瓦，直径光纤为600μm)进行光斑大小和功率密度比较时，光束质量的优越性，就可通过所产生的功率密度或焦距清楚地看出。

较高的功率密度可用来产生高速、较狭的焊缝，或者通过采用长焦距透镜，产生低速、较宽的焊缝。与短焦距透镜相比，采用长焦距透镜的好处是：它使加工光学元件能远离焊接烟雾和溅污, 而且产生了大得多的聚焦深度(或较大的加工窗口)。

对焊接应用来说，最有意义的聚焦深度关系（景深）是所谓的5%定义。 5%聚焦深度(L5%)定义为这样的一个范围，在这个范围内，光斑大小变化不超过5%。换句话说，如果“在焦点”的光斑为0.1毫米, 聚焦深度为5%的话，则光斑大小不会大于0.105毫米。L5%依赖于聚焦光斑大小(d)、输出光束质量(BQexit)和激光波长(λ，灯泵YAG为1064nm，二极管泵浦圆盘激光器为1030nm),它们之间的关系可用下式表示：

L5% = d2/(6λBQexit)

因此，任何激光器的光束质量可直接说明它的聚焦能力，及光斑大小、焦距和聚焦深度等相关参数。

远距离焊接

几年来，在CO2激光器领域中，焊接零件的独特概念一直在发展。这种焊接过程（它以远距离焊接闻名于世）仅在增加功率并具有很好的光束质量(如Trumpf TLF 6000 HQ,6千瓦激光器，近高斯分布)时，才有可能实现。由于圆盘激光器的光束质量很好，远距离焊接也可以用YAG激光器实现。

不像CO2激光器远距离焊接系统那样，需采用具有飞行光学元件的桶架式结构来传送光束， YAG远距离焊接可利用纤维光学的光束传送能力,将光耦合到装在机械手上的扫描头上。在CO2和YAG远距离焊接之间有许多差别，在评估任何远距离焊接系统时，这些差别应该考虑。它们也为进一步研究和分析提供了线索。

圆盘激光器的极好光束质量允许光束通过更小直径的光缆传送，因此，在给定的焦距，可产生更小的聚焦光斑直径（用于快速加工的功率密度更高), 或者，对给定的聚焦光斑大小，可产生更大的加工景深(更大的加工窗口，更稳定和更远的焊接能力)。

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