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封面故事 Cover Story

粉末熔覆 到 45mm×45mm 矩形或正方形的聚 大影响的发展之一是消除了对去离子
粉末
线光束 焦区域。 （DI）冷却水的需求。
熔覆区域
二极管激光器的标称使用寿命通
紧凑型系统：机架安装 常达数万小时，但是冷却技术的寿命
尺寸和重量在制造环境中也非常 有时可能比激光器本身的寿命更短。
行进方向 重要，因为成本往往会随着体积的增 根据半导体类型和结结构的不同，二
大而增加，在半导体晶圆制造和电子 极管激光器的电效率通常在 45%-70%
封装中尤其如此，这些封装在洁净室 的范围内。即使具有这样高的转换效
金属丝
粉末 或其他严格控制的环境条件下进行。 率，对于 10kW 的输出功率，也必须
线光束
熔覆区域
高度自动化、高吞吐量的制造环境（例 要求系统能够耗散掉到高达 12kW 的
如汽车行业中）也是一个需要考虑的 热量。如果无法有效地耗散掉这些热
问题，传感器、视觉系统、机器人、 量，则升高的温度可以在短期内改变

行进方向 激光器和其他技术的结合使用，使得 输出光束的光学性质，长期而言也会
图2：在熔覆应用中，基于粉末或送丝的激光熔覆 空间变得非常宝贵。 缩短激光器的使用寿命。
方法不同，线光束的不同取向。
传统上，许多这些应用所需要的 一种常用的方法是采用微通道冷
可以产生更紧密的边缘，从而消除了 多千瓦级二极管激光器，都是笨重的 却，水流过焊接到二极管激光器巴条
后处理的需求，例如用溶剂去除多余 落地式单元。现在，激光器制造商已 上的铜热沉中的微小通道。为了使电
的胶水。在这类应用中，需要使用不 经通过紧凑的系统，来满足市场对于 流泄漏和电化学腐蚀最小化，通常使
同形状和尺寸的光斑，来处理不同的 节省空间的日趋显著的需求，这些系 用具有低电导率的去离子水。去离子
胶带宽度以及一系列塑料材料。 统充分利用了二极管激光器固有的微 水或去离子水滤芯的使用，无疑会增
多千瓦级二极管激光器的另一项 型化。例如，相干公司最近发布了一 加系统的运行成本，并且对于一些偏
不断增长的应用是用于汽车工业中的 套系统（HighLight DL4000HPR），其 远或基础设施条件薄弱的地域，使用
激光软化。这种应用主要是制备用于 采用 19 寸机架式封装，输出功率高 去离子水也是一项很大的挑战。
车身的高强度钢板的边缘，并且作为 达 4kW。这是一套独立的系统，电源、 为了解决这个问题，激光器制
应力释放的一种形式。在没有预软化 控制电子元件和二极管都安装在紧凑 造商已经开发出了基于传导冷却的冷
的情况下，面板之间的接缝将在随后 的单一外壳中。 却方案，消除了直接在巴条和电流
的接合过程中破裂的几率很高。 触点处使用去离子水的需求。较新
电动变焦光学系统可满足激光光 简化冷却要求：消除去离子水 的系统（例如相干公司的 HighLight
斑调节的需要。它们使用专门设计的 就市场增长而言，具有潜在巨 DL4000HPR）可以使用过滤后的普
光学元件，使 x 轴和 y 轴可以实时独 通自来水冷却，从而降低运行成本，
立变化。重量是这里需要考虑的一个 并简化应用。
重要因素，玻璃镜头、机械安装座和
驱动电机，都会增加这种变焦光束传
输模块的重量。需要最小尺寸（和重
量）的镜头来提供各种变焦功能。相
干公司的最新变焦模块，采用了一种
新颖的光学设计，专门设计用于最大
限度地减轻镜头的重量。该模块采用
的是低成本硬合金，模块的总体重量 图3：该变焦模块可以独立调节x轴和y轴，并且不
会改变光束的均匀性；在x轴和y轴上具有连续可调
仅为 9kg，可以提供从 4mm×4mm 的光斑尺寸，从4mm×4mm到35mm×35mm。

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