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红光奖专栏

光越科技(深圳)有限公司
入围:激光加工头创新贡献奖

来源:激光制造网2021-04-14


超快激光空间耦合光纤传输系统

主要用途:将超快激光的空间输出方式变成光纤输出方式,该系统优点在于调试简单、成本低、占空间小、安全性高。

该产品上市时间为2020年4月份。

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产品主要技术指标描述

1.承受平功率:≤100W,2.聚焦角调节范围:2°~25°,3.中心波长:1060±20nm

4.耦合效率:≥90%,5.耦合效率稳定性:≤1%,

6.可承受最大脉冲能量@800kHz:50μJ,7.可承受脉冲宽度:0~400fs


产品特点

兼容性:

该系统分为两部分:耦合模块和光纤传能接头,其中耦合模块有三块可移动透镜,通过调节透镜间距,可使耦合模块适配不同光斑尺寸的超快激光;传能光纤头为一段双头传能光纤,一端与耦合模块连接用来耦合超快激光,一端可与其他加工接头适配连接。因光纤具备稳定波导结构和柔性可折弯的特性,赋予了超快激光加工极大的可靠性和灵活性。针对不同波长的超快激光器,选用不同的光纤即可达到传输要求。


先进性:

1、 可将超快激光由空间光耦合到光纤输出:

高功率的超快激光器主要为自由空间光输出,光路调试复杂、安全性差、加工不灵活等缺点。通过耦合模块,将空间超快激光耦合进光纤,极大的弥补了空间光加工调试的不足,加工灵活性显著提高。

2、 热处理性能优异,稳定的传输高功率超快激光:

研发团队优化了传能光纤接头的热处理性能,提高了传能接头内部结构的稳定性,保障了耦合效率不因激光功率的提高出现较大幅度的衰减。应用于更高功率激光的耦合模块,传能光纤接头设计了水冷结构,进一步保证了工作时的热稳定性。

3、 设置气路控制光子晶体光纤内部气压实现激光参数调节

本产品在光纤接头中设计了气路与内部联通,可通过气路对接头内部光子晶体光纤充气加压或者抽气减压,用来调节光纤的非线性效应、控制超快激光带宽、或者进行脉宽压缩。


产品创新

技术团队:研发团队人员中博士学位2人、硕士学位3人、其余人员均为本科以上,相关的授权实用新型专利3项,目前处于公开实审的发明专利12项。

技术来源:独立自主研发


创新点:

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图1 传能光纤头散热仿真优化


1.  通过将空间光耦合进光纤输出,结合了固体激光器和光纤输出的优势;

2.  通过结构优化使器件具备优良的散热能力(已申请专利),如图1所示。与平均功率50W的飞秒激光器配合使用时无需水冷;

3.  该系统使用空芯光子晶体光纤作为传输载体,可以避免高功率超快激光在光纤中的非线性效应;

4.  传输头可定制设计,可直接与终端的激光加工头匹配使用,也可连接配套准直镜筒输出准直光。

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图2 耦合调试模块内部结构


将三透镜耦合模组结构进行改进,优化调试方法,使耦合调试更加简单高效(已经申请专利)。


市场情况

  目前国内并无相关产品面市,国外同类产品价格昂贵,我司设计研发的该款产品具有成本优势,已经给国内知名厂商送样验证,功率稳定性,耦合效率等重要参数均达到客户要求,获得客户认可。高功率超快激光市场上,超快固体激光器具有成本优势,在应用市场势必会占据较大的份额。随着传能光纤耦合模块的推出,超快固体激光器用户均可将设备改造为光纤输出,提高设备使用的灵活性和可靠性。超快激光加工在实际应用中展现出了极大的优势,应用领域逐渐扩展,对高功率超快激光器的需求势必会带动耦合模块的市场。随着超快激光功率的提高和应用波长种类的丰富,传能光纤耦合模块需要配合衍生一系列的升级迭代产品,对于扩大市场具有积极意义。


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