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自动焊接机高功率激光器有几种? 时间:【2020-03-05】 共阅【212】次【返回

自动焊接机高功率激光器有几种?

一般来说,激光器输出光束根据物理特性可分为单模(single mode)和多模(multi-mode)两种。按照光束质量M2因子的不同,我们可以将M2因子小于1.3的单模激光称为纯单模(pure single mode),其LP01模的能量占比接近100%。M2因子在1.3~2.0之间的单模激光称为准单模(quasi single mode),其LP01模的能量占比超过90%并出现少量的LP11模和LP02模。多模激光M2因子大于2.0,这种模式下输出纤芯较大(一般在50μm及以上),模式数目较多。从能量空间分布特征上来看,单模激光呈现典型的高斯分布,如图1左所示,而多模激光则是由多个激光模式叠加起来,典型的分布形态是平顶,如图1右所示。

 

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图1 单模和多模激光能量分布示意图

 

同等激光功率经相同的光学系统聚焦后,焦点处单模激光的能量密度远高于多模激光。为了便于比较,下表给出了5000W准单模产品和多模产品的聚焦参数比较。

 

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5KW准单模和典型多模聚焦参数对比

注:表中计算以F200/250激光加工头为例。

 

众所周知,激光对金属的加工原理就是通过高能量密度的激光瞬间使金属产生熔化甚至汽化,达到去除或连接的目的。从上表可以看出,在相同条件下单模激光在焦点处的能量密度接近多模的11 倍,即使在5mm离焦的条件下,单模的能量密度仍是普通多模的5倍。相对多模激光,单模激光具有如此悬殊的能量密度,通过合理利用,可以非常有效地提高加工能力或效率。

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