高功率单模绿光光纤激光器家族新成员—QCW单模绿光光纤激光器

 西安国盛激光     |      2022-07-04


 01  500W单模准连续绿光光纤激光器

  早在2015年年底,光纤激光器行业的世界领先企业IPG就发布了输出功率高达500W的单模准连续绿光光纤激光器。IPG Photonics 凭借这款激光器获得当年由国际光学工程学会(SPIE)颁发的年度Prism Awards大奖。这是一款 500 W 准连续绿光单模光纤激光器,首次将光纤激光技术的优势带入可见光谱,具有高输出功率,出色的电光转换效率和低成本。 该产品提供工业级可靠性,优异的输出光束质量,以及光纤传输的灵活性,适用于从铜焊到太阳能电池芯片和电池板制造的工业精密激光应用。

  时隔不到7年,深圳公大激光有限公司率先打破国外垄断,在国内推出同款500W单模准连续绿光光纤激光器:GNPL-500-50,填补了该类型产品在国内的空白,为新能源里太阳能面板制造,高反材料的切割和焊接,光伏领域半导体材料的激光掺杂以及激光退火等应用提供高端优质的国产光纤激光器。




  图1. 500W 单模准连续绿光GNPL-500-50输出功率测试


  如图1所示,该款激光器可以输出高达518W的纯单模准连续绿光,此外图2和3给出了该款激光器的光斑特性,它不仅具有小于1.1的高光束质量,同时可以实现近远场的超过95%的光斑圆度。十分优异的输出光斑特性也是精密激光加工的保证。



  图2. GNPL-500-50光束质量M2测试结果



  图3. GNPL-500-50远场光斑直径和椭圆度测试结果


  02  QCW500W绿光光纤激光器vs. QCW450/4500红外光纤激光器

  如表1所示,五百瓦单模准连续绿光光纤激光器的指标特性和传统认知中红外准连续光纤激光器有较大的差异:此准连续非彼准连续,两种准连续的激光器除了波长不同以外,产生准连续激光的机制也完全不同,因此无论是从脉冲能量,重复频率还是脉宽上都有显著的区别。



  表1 GNPL-500-50 基本光学参数



  表2QCW500W绿光光纤激光器vs. QCW 450/4500红外光纤激光器


  表2列出了两种不同波长准连续光纤激光器的主要差异参数,最大差异在两者的脉宽和调制频率上。QCW500W绿光光纤激光器的脉宽是1ns附近,属于亚纳秒级别,频率高达50Mhz,是一个窄脉宽,高重频的光纤激光器;而QCW 450/4500红外光纤激光器的脉宽是50us~50ms,最高频率只有50kHz。因此可见,虽然都可以称作为准连续(激光脉冲的占空比比较大),但是实现大占空比脉冲输出的方式不一样:前者的搭配是窄脉宽加高重频,而后者是宽脉宽加低重频,不同脉宽和重频的搭配导致了最终输出的脉冲能量会有很大的差异。因为激光器的单脉冲能量是等于激光器的平均功率除以脉冲频率的,高达几十MHz的绿光QCW虽然和红外QCW一样具有500W的平均功率,但单脉冲能量只有几十微焦,是远低于红外QCW几十焦耳的单脉冲能量的,因此并不适合焊接较厚的金属材料。但绿光QCW的短波长,高峰值和单模特性使它在薄膜,晶圆材料的精细加工和薄铜的切割焊接上具有红外不可比拟的优势。当需要加工的材料对热效应敏感,对加工精度(即作用在材料上的光斑大小)和加工效率有比较高的要求,同时材料本身比较薄,对单脉冲能量要求不高的时候,短波长,窄脉宽和高重频特性的绿光准连续激光器就是最佳的选择。

  

  来源于:激光制造网