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工业激光应用
而纳秒激光的加工结果表现出熔化迹 为 100mm 的镜头进行聚焦。在工件 程的温度波动为 ±1.0~1.5℃。比如总
象，导致具有凸起唇缘的不均匀孔形 上产生的聚焦光斑尺寸约为 10μm。 温度偏移为 2℃，5μrad/℃的激光束
状（见图 4）。 在典型的、中等复杂的高容量医 在焦平面上的潜在光束位置偏移将为
疗器械制造中，预计几个生产批次过 0.14μm，而 25μrad/℃的激光束的位置
推动精密谐振腔工程 偏移将为 0.66μm。尽管两个值对聚焦 INDUSTRIAL LASER APPLICATIONS CHINA
a)
光纤技术的进步，并不是 USP 光斑尺寸而言都非常小，但是光束位
激光设计中唯一影响创建稳定激光微 置精度是整个工艺可变性的一个组成
加工平台的重要因素 ；激光腔工程的 部分，这可能导致精细结构（例如精 《Industrial Laser Solutions 工业激光解决方案英文杂志》的中文版
创新也发挥了不容忽视的作用。NKT 细支架杆）的产品几何形状不一致。
Photonics公司的工业Origami激光器， 使用标称 25μm 光斑的飞秒激 由Endeavor Business Media (原 PennWell 公司 ) 授权出版
通过其 OptoCAGE 技术解决了光学对 光消融，显示特征尺寸重复性为
准稳定性的问题。 ±3.5μm，将光斑缩小至 10μm 时，
b)
OptoCAGE 谐振腔的设计由 孔尺寸或切口宽度的固有工艺可变性 首刊
NKT Photonics 公司开发，采用定制 为约 1.4μm（见图 4）。使用相同的聚
(重新发行)
级铝制块状材料精密加工而成，提供 焦光学元件，典型的 USP 飞秒激光
最大的机械稳定性和热稳定性。在块 器将产生更大（47%）的尺度变化，
图5：Origami XP激光器（a）和单片谐振腔模块的 2019年9月
状材料中加工特征来支撑谐振腔的设 模型（b），展示了一些已加工的光学安装特征。 来源于指向稳定性所代表的光束漂
计，为每个光学元件精确地设置角度 移，然而，Origami 能将该值降低至
a) Pulse prole
和表面。设计中增加了热桥或其他类 约 10%。
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似的功能以优化热管理，光学元件直
1.0
接粘合到精密加工的表面上，不需要 τ⋅ν = 0.351 Measured 展望未来 ● 电动车为光纤激光器提供新机会
0.8
机械安装（见图 5）。 τ⋅ν = 0.315 Ideal 368 fs 自灯泵 Nd ：YAG 激光器时代以
soliton
0.6 ● 数字化助力激光远程焊接
由于不需要对准或调整镜 来，精密医疗器械的激光微加工技术
0.4
片，也不需要机械安装光学元件， 已经获得了长足的进展。随着医疗器 ● 增材制造
OptoCAGE 可以消除任何随着时间的 0.2 械特征尺寸的缩小和新材料的推出，
推移而可能发生的蠕变或偏移。精密 0.0 超短脉冲消融所提供的加工质量和控
-2000 -1000 0 1000 2000
加工的表面和高热稳定性可以产生稳 Time delay (fs) 制已成为必需品，而不是奢侈品。考
定、可靠的激光，具有非常好的光束 b) 虑特定激光器的光束稳定性和可重复
质量、一流的光束指向稳定性、低 4000 性特征仍然是很重要的。 样刊 2019年6月出版
脉冲噪声，以及更低的环境温度波 3000 理想情况下，医疗器械制造商、
动敏感性（见图 6）。光束指向稳定 2000 激光器供应商和制造设备集成商，在 内容预告
性温度系数标称为 5μrad/℃，与其他 1000 器械设计周期的早期确定特定制造过 ·电动车为光纤激光器提供了机会
同类 USP 激光器的典型性能（约为 0 程的控制要求至关重要。USP 光纤激 欢迎登记
20~30μrad/℃）相比有一定优势。 -1000 光器的不断进步，也将相应地不仅关 ·数字化使激光远距离焊接增益 免费参会
-2000 注平均功率、脉冲能量和光束质量等 ·燃气轮机零部件增材制造现状
综合应用：系统级视角 -3000 常见指标，而且关注光束指向稳定性

激光的这些优点如何转化为工件 -4000 等更细微的指标。 LaserFocusCon·6月21日·苏州·免费派发
的优势？考虑一个典型的激光微加工 -4000 -2000 0 2000
2
光学元件系列，将 2mm 直径的红外 图6：Origami 360 fs XP激光器在给定M 下，近乎 参考文献
理想孤子的360fs脉冲轮廓（a）和典型光束形状
激光束扩展到 15mm，然后使用焦距 （b）。 详见网络版。

16 Jul/ Aug 2019 www.laserfocusworld.com.cn Laser Focus World China 激光世界