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紅光獎專欄

湖南大科激光有限公司
入圍:工業激光器創新貢獻獎

來源:激光制造網2021-04-02


QQ圖片20210409004858.jpg


準單模工業5千瓦光纖激光器


大科激光準單模工業5千瓦光纖激光器于2020年4月推出,極高的光束質量和優異的抗回光性能使得該產品可以完美應用于銅、鋁等高反射率材料的各類焊接工藝,為新能源、3C、電力等行業所需的銅、鋁及其合金等材料的高質量、高精度焊接提供了優質解決方案。


在激光切割方面,可兼顧中薄板的高速切割與厚板的亮面切割,且切割尺寸精準、錐度小。


技術參數

波長

1080nm±5nm;

平均功率

>5000W

峰值功率


功率穩定性

<3%

光束質量m2

≤2.0

重復頻率


脈沖能量


冷卻方式

水冷


產品特點

1、采用獨特的增益光纖盤繞技術抑制模式不穩定,提高輸出光束質量,M2≤2,實現了5.16 kW激光功率輸出,能量傳輸光纖(芯徑50 μm, NA 0.12)長度達到20 m。


QQ圖片20210409004903.jpg

2、優越的抗高反性能:可以無誤警高速加工高反材料的打印、焊接和切割,實現焊接無飛濺、表面平整、焊縫規則、內部致密、焊縫深寬比大等,為高反材料如鋁、黃銅、紫銅的高質量高精度焊接提供了優質解決方案。


3、高轉化率:35%以上光電轉化效率,有效節約成本。


4、采用976 nm 波長半導體激光器泵浦技術,在保證泵浦光充分吸收和激光器光光轉換效率的同時,縮短增益光纖長度,提高激光器受激拉曼散射閾值。


5、超高的焦點功率密度。焊接時可以實現更大的熔深和深寬比,有效縮小熱影響區域和焊縫上下寬度差。


產品創新

大科激光的創始團隊來自于國內知名科研型院校,創始人是我國最早研究光纖激光器的學者之一。目前,國產單諧振腔型準單模光纖激光器的輸出功率普遍在3kW量級,所用能量傳輸光纖長度通常不超過10m。針對國產多模光纖激光器所存在的應用痛點:在切割方面,因光束質量差導致在中薄板材切割時,存在加工效率不高,厚板切割斷面不光滑、坡度大,難以切割高反射材料;在焊接方面,無法進行深熔焊,而針對紫銅等高反材料,無法進行有效焊接。


大科激光經過反復實驗論證,通過特有的光路方案設計和優秀的工藝處理,解決了限制功率增加的兩大難題:橫向模式不穩定和受激拉曼散射,成功研發了工業級DK-YSM 5000AR單諧振腔型準單模連續波光纖激光器,其光束質量M2≤2,在配備20米傳能光纖同時拉曼抑制比優于-40dB,能夠滿足更大工作幅面的設備。在極高的光束質量和優異的抗回光性能加持下使得該產品可以完美應用于銅、鋁等高反射率材料的各類焊接工藝,特別是深熔焊表現更為突出,為新能源、3C、電力等行業所需的銅、鋁及其合金等材料的高質量、高精度焊接提供了優質解決方案。在激光切割方面,可兼顧中薄板的高速切割與厚板的亮面切割,且切割尺寸精準、錐度小。


大科激光是國內首家提出單模光纖激光器概念并推出相應工業產品的公司。激光器輸出光束根據物理特性可分為單模(single mode)和多模(multi-mode)兩種。按照光束質量M2因子的不同來區分單模和多模。大科激光倡議將M2因子小于1.3的單模激光稱為純單模(pure single mode),將M2因子在1.3~2.0之間的單模激光稱為準單模(quasi single mode)光纖激光器。M2因子大于2.0的光纖激光器稱為多模光纖激光器。


大科激光自主研發的工業級DK-YSM 5000AR單諧振腔準單模連續波光纖激光器,采用976 nm 波長半導體激光器泵浦技術,在保證泵浦光充分吸收和激光器光光轉換效率的同時,縮短增益光纖長度,提高激光器受激拉曼散射閾值,采用獨特的增益光纖盤繞技術抑制模式不穩定,提高輸出光束質量,實現了5.16 kW激光功率輸出,能量傳輸光纖(芯徑50 μm, NA 0.12)長度達到20 m。


在同等功率下,準單模5000W焦點位置能量密度約為多模5000W(100 μm芯徑輸出,M2≈12)的5倍左右。超高的焦點功率密度讓準單模5000W在材料焊接時可以實現更大的熔深和深寬比,有效縮小熱影響區域和焊縫上下寬度差;優異的抗回光性能使得準單模5000W激光器在應對多模激光器難以加工的高反材料時更加游刃有余,可以實現焊接無飛濺、表面平整、焊縫規則、內部致密、焊縫深寬比大等,為高反材料如鋁、黃銅、紫銅的高質量高精度焊接提供了優質解決方案。


市場情況

YSM-5000-AR準單模光纖激光器在光束質量和亮度上領先國內其他5kW功率段激光器,具備國際一流的技術水準,相對亮度是通常萬瓦級多模光纖激光器的二十倍以上,代表了大科激光在高亮度單模式光纖激光器研發的最新進展。該款激光器既可以滿足科研用戶對于先進高亮度激光器的需求,又具備出色的抗高反能力,可以用于高端焊接、有色金屬加工等工業應用場景,打破了工業與科研兩種類型產品的界限。同時,作為大功率高亮度單模式模塊,對10萬瓦級以上的高亮度多模合束應用有著重要的意義。大科激光將用高亮度產品為科研定制客戶、新能源領域焊接,銅鋁等材料加工提供解決方案,預計5kW產品年銷量200臺以上。



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