单模块激光器有何作用?布局超高功率意义何在?

时间:2019-09-29 15:29来源:OFweek激光网作者:Jucy 点击:
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摘要:一年一度的中国国际工业博览会数控机床与金属加工展已经落下帷幕。本届展会可谓精彩纷呈,多款全新 激光器 与加工装备产品在本次展会集中首发。其中国内领先的 光纤激光器 制造商 创鑫激光 推出了本次展会上功率最高的单模、多模 激光 器产品。为了解创鑫激光战略思路与技术优势,OFweek激光网在展会期间对创鑫激光技术经理唐纯进行了采访。 单模块激光器:薄板具有优

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一年一度的中国国际工业博览会数控机床与金属加工展已经落下帷幕。本届展会可谓精彩纷呈,多款全新激光器与加工装备产品在本次展会集中首发。其中国内领先的光纤激光器制造商创鑫激光推出了本次展会上功率最高的单模、多模激光器产品。为了解创鑫激光战略思路与技术优势,OFweek激光网在展会期间对创鑫激光技术经理唐纯进行了采访。

单模块激光器:薄板具有优势 亦可兼顾厚板

本次工博会创鑫激光主要带来三款新产品,分别是5000W单模块连续光纤激光器、35000W多模连续光纤激光器、最新款的500W MOPA光纤激光器。唐纯介绍说:“5000W单模块激光器有四个特点:一是国内单模块功率最高;二是体积小,只有一个光模块,简化了模块间的光路、电路、水冷等系统,结构简单,故障隐患减少,可靠性提高;三是对高反材料切割稳定性提升;四是中薄板加工效率甚至优于传统多模6000W多模激光器,8mm以内不锈钢切割能快20%-50%。”

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目前市场对加工高反材料需求增加,抗高反也成了各激光器厂家大力研究的技术方向。一般而言,在加工高反材料时只有没切透、没焊透的情况下才会有较强的回返光,例如焊接起步小孔形成的过程与切割穿孔的过程。而单模激光器光束质量好,可通过减少穿孔时间,从源头上缓解高反材料对激光器的伤害。此外创鑫激光还通过激光器内部器件的设计改进进行回返光保护,为高反材料加工上了“双保险”。

除了在高反材料加工的优势外,单模激光器在切割效率上也有优势。提到这个话题,唐纯首先提到业内流传很广的一个观点:“单模激光器适合切薄板,不适合切厚板。”唐纯认为这种观点实际上混淆了单模块和光束模式的概念,他表示:“激光的模式决定了它适合切薄板或厚板的特点,而模块只是激光器内部的结构、形态,跟出光的模式没有必然因果关系。单模式(低阶模)激光器,由于激光能量一般为类高斯分布,确实只适合切中薄板不适合切厚板,但单模块激光器可通过搭配不同的光缆或采取光束整形技术既可以输出低阶模、也可以输出高阶模,相比多模激光器一般均输出高阶模(低阶模输出较为困难)而言,实际上是高功率单模块激光器有更广的应用灵活性,可以根据实际应用需求进行选择。”

唐纯举例说:“目前6000W多模激光器一般标配100μm的输出光纤,50μm或者30微输出难度较大。而单模激光器既可以很容易做到30μm、50μm,也可以做100μm输出。配30μm或50微米时,薄板切割速度非常快,若不采取光束能量整形,切割厚板确实较差;而配100μm时会发现切割效果甚至切割效率,都跟同功率多模激光器没有任何区别。”

至此我们可以知道,单模块激光器适合切薄板不适合切厚板的观点并不准确。但购买一台单模块激光器显然一般不可能同时配30μm、50μm和100μm多种光纤来满足薄板和厚板需求,而只适合切薄或者切厚也无法满足客户实际生产的需求,为此创鑫激光提出了自己的方案。唐纯介绍说:“我们进行了光束整形,引入类环形光斑技术,标配50μm光纤。保留在中薄板切割上速度优势,但却能够解决原本单模式(低阶模)激光在厚板切割质量不理想的问题。兼顾薄板切割效率及厚板切割效果是单模块激光器的重大意义。”

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随着单模块激光器功率的提高,多模块激光器也有了更好的光模块选择。据了解,本次创鑫激光推出的35000W激光器采用7个5000W光模块进行合束,整体合束的稳定性、良率及热管理相对于低功率光模块方案都更为简单、可靠、稳定。唐纯表示:“目前其他厂家采用多个小功率模块合束,也有他们的优点。例如2000W单模技术比较成熟;通过15合1方案,整体输出能量的均匀性比较好等,这些是多个小功率模块合束的先天优势,但也会引入诸多难以控制的问题,例如输出的杂散光过多的问题(大概率会导致切割时喷嘴发热)。4000W、5000W单模块激光器的大批量出货,稳定性、成熟度会随着市场量的增长而提升;同时我们对光纤合束器、LOE输出头等核心器件的数百次改良,能量分布、功率稳定性、切割性能完全达到了国外同类产品的标准。”

布局超高功率激光 在需求激增前打好地基

本次展会上创鑫激光推出的多模块激光器和单模块激光器功率均为全场最高,由此也引来一些质疑:目前根本用不上的东西推出的意义是什么?对此唐纯举了一个例子:“上海有家企业做龙门吊,他的技术世界领先,能吊起上千吨的重量,目前包括美国、英国在内都买他的产品。如果以十年前的市场需求来看,实际上百吨级的产品已经可以满足市场需求了,做更大的吨位已经没有意义了,但没想到这些年,随着造船行业的大型化、模块化趋势,市场对更大吨位的龙门吊需求激增,而此时的国外竞争对手由于未进行技术及市场积累,已经跟不上市场形式了。”

唐纯总结说:“我们千万不要以现有的眼光来看待以后的发展。目前更高功率的应用较少,但不代表几年以后也没有大规模应用的需求。如果等几年后市场需求激增再去开发,可能就落后了。此外,现在激光器行业成本、售价都在持续走低,是否可以畅想一下3~5年之后30000W激光器的价格只有100万,那时候的市场会是什么概念?实际上需求是被激发出来的,2年前大家认为6000W已经差不多了,但到今年发现万瓦市场其实也很繁荣。我们相信未来超高功率的应用会越来越广泛。”

除了布局高功率市场外,创鑫激光也对激光器进行了更多功能性开发。唐纯表示:“对激光器技术而言,功率及亮度是它的主干,但主干之外还有很多延伸,比如可变模式技术、多波长耦合输出等,会为更多行业、应用提供更加完美的解决方案。我们在4000W、5000W单模块激光器采用了高能量密度输出+光斑整形,同时在中薄板和厚板切割上呈现良好的效果。现在创鑫激光在做高功率单模激光器,相当于在打地基,地基牢靠未来就能很快盖起高楼大厦。”

 

【光粒网综合报道】( 责任编辑:Jucy )
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