为什么IPG对自己激光器的性能与使用寿命有如此的信心？

IPG是全球领先的光纤激光器开创者和制造商，我们生产的激光器可实现更高精度、更快加工速度、更灵活的生产方式和更高的制造效率。其独特的光纤设计具备高放大及高性能的光束质量，确保了产品的高质量、可靠性和适用性。

其中，我们激光器的技术基石源自于IPG卓越的包层侧面泵浦技术和分布式单芯结二极管泵浦结构，它们在IPG超过二十年的大量投资与创新中不断得到完善。作为有源光纤的泵浦源，二极管的寿命影响着激光器的故障率和使用寿命，更高的二极管寿命决定了激光器更低的故障率与更低的售后成本，大大减少了客户的停机时间和维修成本。

本期我们要介绍的就是IPG光纤激光器的核心奥秘 - 以极低成本实现超高输出功率和卓越光束质量的分布式单芯结二极管泵浦结构技术。

01 技术研发

IPG是全球领先的单芯结多模二极管制造商，拥有规模庞大的二极管研发基地。在全球已有上万台高功率光纤激光器投入到生产应用当中，其中一些已持续工作了10 年以上，在光纤激光器和二极管寿命方面，IPG的核心技术经验毋容置疑。

在装入激光器之前，IPG首先会对二极管光源进行100%的测试验证，测试通常在大幅提升的高温环境和超负载条件下的电流环境中进行，测试时间超过1500小时。只有通过测试的二极管才能在设备中投入使用。无论是用于材料加工的10kW光纤激光器还是电信行业的宽带光纤放大器，所配套的二极管都需要经过类似的测试流程。

PLD寿命加速测试曲线（1万小时）

02 单发射极二极管

• IPG单发射极半导体二极管可以同时形成独立的发光元件组件，提供高效可靠的电源
• 任何单个发射器泵的故障不会影响其余泵组件的性能
• IPG单发射极二极管的耦合效率（90-95%）和能量效率（50-60%）明显高于巴条堆栈替代方案

核心部件决定了激光器的整体性能和质量。外购核心部件可能导致激光器整体性能和质量难以控制，进而导致激光集成设备的性能和质量不易控制。IPG却能够对其光纤激光器的核心技术——有源光纤和半导体泵浦二极管从性能、成本到生产进行垂直整合生产，全程掌控。从而对自主研发生产的光纤和泵浦二极管，不仅具有成本效益，且提供出色的光束质量。

IPG的单芯结二极管寿命超过100,000 小时，与传统方案不同，频繁开关调制 IPG二极管并不会影响预期寿命。IPG 泵浦遵循电信标准密封，因此不受最具侵蚀性的工业环境影响，包括潮湿、粉尘和振动。IPG 单芯结泵浦具有超高的可靠性，这在我们的实验室中得到证明 ，在实际激光制造产线中也得到证实。

IPG分布式单发射泵浦

IPG 使用分布式单芯结泵浦结构，其组成各个独立元件的集合。与巴条泵浦相反，任何单芯结泵浦故障不会影响其他泵浦的性能与可靠性。分布式泵浦的优点包括可扩展性、模块化设计和灵活性、简单的热量管理、几乎不受限的泵浦冗余性以及方便的二极管更换。分布式泵浦无需光学对准，因此是唯一真正无需维护的泵浦解决方案 - 只有光纤激光器才能实现这种便利。

巴条泵浦

激光二极管巴条，也被称为整体激光二极管阵列，将多个发射器在大面积芯片上组合。一根二极管巴条上的发射器数量从 10 个到 100 个不等。巴条结构迫使所有发射器共享一个电源和热量管理系统。热电间的相互影响严重限制二极管巴条的使用寿命，并对其性能产生严重约束。巴条或堆栈的寿命通常受最弱的发射器或不可靠的微通道水冷系统限制。基于巴条的泵浦方案的不足正是驱动光纤激光器技术快速超越碟片或条形固态激光器的主要因素。

IPG 一流的二极管泵浦技术利用了自身极为丰富的行业研发和技术创新经验，各晶圆严格符合行业标准，将IPG的激光器与使用寿命较短的二极管巴条、堆栈技术泵浦源产品所区分。因此，IPG单芯结二极管能提供更高的泵浦亮度，并且电光转换效率高达巴条堆栈泵浦的两倍。单芯结泵浦能够利用简单的水甚至强制风冷，相反，巴条堆栈则需要使用高成本、低稳定性和高度复杂的微通道冷却器。

03 垂直整合

基于垂直整合策略，IPG自主设计和制造所有关键部件，从有源和无源激光器、高质量种子和泵浦二极管、有源光纤盒以及模块化谐振腔、泵浦耦合器、合束器、声光调制器、光纤体布拉格光栅、非线性和有源晶圆、各种微型的、数量众多的光学设备、电源以及激光器控制器，到直接影响客户体验的传输光纤、加工头、光闸开关以及水冷器，全方位把控产品质量，保证每一台生产出来的IPG激光器都是高性能和高质量的。通过对关键部件的质量、性能和成本进行全面控制，IPG 能够提供不断超出客户预期的激光器解决方案。

我们是一家垂直整合的公司。我们成功的关键是我们的技术都是自己开发的，这使其成本与质量更加可控。这使得我们的产品独立于任何其他品牌。我们希望将IPG独特的光纤激光器更多地在不同行业市场投入应用，来实现更广泛、更高效、更高质量的激光智能制造。

文章来源：IPG光纤激光器

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