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　　高反射材料的激光加工在目前的制造環(huán)境和市場(chǎng)應(yīng)用中至關(guān)重要，然而很多類型的激光技術(shù)都由于對(duì)回返光的固有敏感而受到影響，導(dǎo)致在加工過(guò)程中出現(xiàn)運(yùn)行不穩(wěn)定和破壞性自動(dòng)關(guān)機(jī)現(xiàn)象，甚至還會(huì)對(duì)激光器造成永久性損害。恩耐激光新一代光纖激光器采用高性能元件和創(chuàng)新型架構(gòu)應(yīng)對(duì)這些限制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)高反射材料的不間斷處理。

　　（圖片說(shuō)明：nLIGHT alta^TM工業(yè)光纖激光器）

　　大部分千瓦級(jí)光纖激光器采用的是以熔融光纖耦合器合束多路低功率光纖激光器輸出為基礎(chǔ)的架構(gòu)，因而在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性上都存在缺陷。更重要的是，在本文背景下，光纖激光器和耦合器模塊可能由于材料處理期間發(fā)生的回返現(xiàn)象而易于出現(xiàn)不穩(wěn)定或損壞。

　　nLIGHT alta^TM光纖激光器采用了新型架構(gòu)，通過(guò)將泵浦二極管和驅(qū)動(dòng)器合并在獨(dú)立的泵浦模塊中，以及將增益光纖安裝在可配置的增益模塊中，可實(shí)現(xiàn)>4kW的輸出激光并且解決了這個(gè)問(wèn)題。

　　（圖片說(shuō)明：nLIGHT alta^TM激光器的設(shè)計(jì)在激光器與傳輸光纖之間集成了一個(gè)返射隔離器）

　　此增益模塊中含有一個(gè)可靠的，可集成的回返光隔離器，可以保護(hù)所有模塊免受工件返射光影響，而做到穩(wěn)定、不間斷加工高反射材料。這個(gè)部件已經(jīng)通過(guò)壽命測(cè)試并在客戶實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境中得到了驗(yàn)證。使用恩耐光纖激光器的用戶都已成功具備了處理包括銅、金、銀和高度拋光金屬等各種高反射材料的能力。在談及這些結(jié)果時(shí)， 客戶稱這是他們首次體驗(yàn)了滿功率，不間斷地加工高反射材料，絲毫未對(duì)設(shè)備造成暫停或損害。

　　回返隔離

　　因?yàn)楣ぜ砻娴牟灰?guī)則、與表面法線對(duì)齊不精確以及處理光學(xué)元件采光角度的限制，典型的回返激光通常只占一小部分激光器的功率，此外，回返現(xiàn)象通常持續(xù)時(shí)間很短，例如打孔這樣的應(yīng)用。但是，部分光纖激光器的設(shè)計(jì)會(huì)導(dǎo)致難以處理甚至無(wú)法處理反射材料。回返造成的損傷通常是由于光功率在聚合物材料上能量堆積而導(dǎo)致過(guò)熱或燃燒引起的。nLIGHT alta^TM光纖激光器會(huì)剝除耦合到饋送光纖的回返光，并將其引導(dǎo)到水冷光束吸收器，激光在此被轉(zhuǎn)換為熱量，不涉及任何聚合物，從而消除了主要的損壞原因。無(wú)聚合物的隔離器旨在連續(xù)吸收消除>500 W的回返激光，如壽命測(cè)試所示。

　　（圖片說(shuō)明：在>500W連續(xù)消除回反光的條件下，數(shù)千小時(shí)的連續(xù)穩(wěn)定性壓力測(cè)試中并無(wú)任何運(yùn)行不穩(wěn)定的跡象；以3kW nLIGHT alta^TM光纖激光器快速連續(xù)執(zhí)行4000次打孔的客戶測(cè)試，無(wú)處理中斷或打孔失敗。）

　　我們?cè)u(píng)估了隔離系統(tǒng)在打孔應(yīng)用中的性能，其中最高回返信號(hào)發(fā)生在激光切割期間。在測(cè)試中，成功處理了4000 例銅材料連續(xù)打孔，沒(méi)有中斷或打孔失敗的情況。與我們的回返隔離器所提供的基于硬件的穩(wěn)定保護(hù)相反，部分光纖激光器采用了在出現(xiàn)回返時(shí)會(huì)導(dǎo)致激光器無(wú)法使用的軟件保護(hù)。軟件方法可以保護(hù)激光器，但是也妨礙了連續(xù)的材料加工。

　　通過(guò)光電探測(cè)器可監(jiān)測(cè)被吸收在隔離器中的回返光。此傳感器的實(shí)時(shí)輸出可供用戶用于生產(chǎn)監(jiān)測(cè)、優(yōu)化和控制，例如打孔監(jiān)測(cè)或包括光束位置和焦點(diǎn)等的工具校準(zhǔn)。

　　（圖片說(shuō)明：在進(jìn)行不銹鋼、鋁和銅金屬板打孔時(shí)從工件返射的激光信號(hào)示例。）

　　高返射切割結(jié)果

　　金屬板材切割是千瓦級(jí)光纖激光器的最大市場(chǎng)。汽車(chē)、航空航天、電子工業(yè)（例如輕質(zhì)材料與鋰離子電池電芯等）的應(yīng)用正逐漸轉(zhuǎn)向采用包括不銹鋼/鏡面不銹鋼、鋁、黃銅、銅、銀和金等在內(nèi)的高反射材料。

　　很多這些材料由于其打孔時(shí)產(chǎn)生的高返射現(xiàn)象，在加工時(shí)，都極具挑戰(zhàn)性。然而，采用恩耐新型光纖激光器后，尚未發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定或故障的現(xiàn)象。目前，采用3 kW光纖激光器的最大切割厚度為12 mm（不銹鋼、鋁、黃銅）以及10 mm（銅）。切割速度與質(zhì)量等同或優(yōu)于其他光纖激光器能達(dá)到的程度，且不斷進(jìn)行工藝優(yōu)化，增加切割厚度、提高切割速度并改善邊緣質(zhì)量（圖5）。