Kan de verstelbare DOE-lasermodule worden gebruikt bij laserlassen?

DOE-lasermoduleproduceert energie-instelbare puntringspots die kunnen worden gebruikt voor laserlassen. Maar hoe het te gebruiken? Laten we samen de kennis leren!

De laserlassnelheid kan worden aangepast door gebruik te maken van de energieverdeling van de point-ring-laser, en het point-ring-laserlaseffect kan worden bereikt door het point-ring-spot-energieproces aan te passen, om de lassnelheid en het laseffect te verbeteren. Hier is een nieuw en eenvoudig concept gebaseerd op laserdiffractie om de puntringvlekvorming van standaard fiberlasers te realiseren. De op DOE gebaseerde Gaussiaanse ringlaservormmethode bestaat uit slechts twee DOE-lenzen. Het is gemakkelijk te gebruiken en kan de energieverhouding tussen punten en ringlichtvlekken nauwkeurig regelen om gebruikers te helpen snel het optimale laseffect te vinden. De module kan worden geroteerd tussen 100 procent energie van de centrale plek en geen energie van de centrale plek, kan werken met single-mode en multi-mode lasers, is zeer compact (minder dan 20 mm lang) en heeft een hoge laser- geïnduceerde schadedrempel (LDT) van passieve diffractieve elementen. Dit concept maakt een speciale Gaussische ringlaser fiberlaser overbodig en maakt het ontwerp van de gelaste laserkop veel eenvoudiger.

Laserlassen is een technologie die veel wordt gebruikt in veel industriële processen in de automobiel-, scheepsbouw-, accupack- en andere industrieën, waarin lassnelheid een van de meest kritieke procesbeperkende factoren wordt in veel laserlastoepassingen. De hoge lassnelheid van de laser wordt beperkt door verschillende fysieke verschijnselen tijdens het lasproces, zoals spatten, bult en verhoogde porositeit van de las. Beperkingen van deze lasprocessen kunnen sterk worden verminderd door gebruik te maken van de puntringlaserlasmethode. Voor verschillende procesparameters van lasmaterialen (zoals metaaldikte, metaaltype en geometrie) vereist puntringlaserlassen verschillende instelbare puntringenergieverhoudingen om het beste proces te bieden bij hoge lassnelheden. Daarom is voor veel optische systemen een gecontroleerde, instelbare oplossing voor het vormen van bundels een comparatief voordeel.

Zoals te zien is in figuur 1, worden in dit puntring-vlekvormingsschema drie relatieve posities (a, b en c) van twee DOE naar boven weergegeven: de relatieve rotatiehoeken van de twee DOE zijn 0, 7,5, respectievelijk 15 graden. De neerwaartse toont de intensiteitsverdeling geassocieerd met elke draairichting in de opwaartse richting: (d) waarin alle kracht geconcentreerd is in het middelpunt, (f) waarin alle kracht geconcentreerd is in de ring, terwijl (e) de locatie is waarbij een instelbare puntringenergie proportioneel wordt verdeeld, waarbij een deel van de energie deels in het middelpunt en deels in de omringende ring is.

Bij Gaussiaanse ringlaservorming, gebaseerd op het schema van instelbare puntringvlek-energieverhouding van vezel, is de meest gebruikelijke methode voor puntringvlekvorming het gebruik van een speciale multi-mode vezellaser, die een dubbele of drie kern heeft, het midden kern is omgeven door een of twee gelijktijdige ringkernen en elke kern kan zijn laservermogen afzonderlijk instellen. Zo kan het vermogen van de centrale lichtvlek en de omringende ringlichtvlek worden aangepast. Vergeleken met gewone multi-mode high-power fiberlasers, heeft dit lasersysteem een ​​hogere complexiteit en hogere kosten. Ten tweede impliceert de hoge numerieke apertuur (NA) van een dergelijke Gaussische ringlaservormige vezel de behoefte aan een speciale collimator, waarvoor vaak een grotere optische component nodig is dan de standaard gelaste optische component van fiberlasers die momenteel in gebruik zijn. Ten slotte is er vaak een grens aan de verhouding tussen de centrale en de ringvormige vlek. Bij puntringlaserlassen is het over het algemeen nodig om het vermogen in de ring te vergroten om meer vermogen bij de soldeerverbinding te krijgen. Het grootste deel van het vermogen gaat naar de centrale plek en slechts een klein deel gaat naar de ringplek, dus het volledige laservermogen kan in dit geval niet worden gebruikt, tenzij een aangepaste vezelkernverhouding wordt gebruikt.

Deze afbeelding beschrijft een alternatieve methode van puntringspot op basis van Gaussiaanse ringlaservorming met vezels, die een puntringlaserlaseffect bereikt, volledige aanpassing van de vermogensverhouding mogelijk maakt en ook een eenvoudig, economisch en direct optisch systeem is. Deze methode, gebaseerd op diffractieve optica, heeft een goede oplossing geboden voor de systeemruimtegrootte van een multi-kilowatt fiberlasersysteem en overwint het nadeel van het toevoegen van een ander onderdeel aan het optische systeem.

Het diffractievormschema bestaat uit twee identieke diffractie-elementen DOE, ook wel faseplaten genoemd, die op dezelfde optische as zijn geplaatst. Door de ene faseplaat naar de andere te draaien, kan de fasevertraging tussen de ring en het middelpunt worden verkregen. Wanneer de rotatie tussen faseplaten nul is en tussen volledige segmenten, overlapt de totale fase gedeeltelijk, zoals weergegeven in figuur 1b, waardoor een deel van de energie de ring binnenkomt, terwijl de rest van de energie het middelpunt binnengaat, het aandeel van die traploos regelbaar is.

De algehele efficiëntie van de energieoverdracht van een puntringvlek varieert van 100 procent voor een enkel centraal punt tot 80 procent voor een enkele ring. Efficiëntie gaat verloren door hogere diffractietransmissieorders en verschijnt als een ring van de tweede orde onder hogere hoeken. Het hele variatiebereik vindt plaats bij één rotatiehoek, gelijk aan één hoeksegment. De vermogensvariatie van het middelpunt wordt getoond in figuur 2, die een niet-lineaire relatie heeft met de rotatiehoek.

De optimalisatie van instelbare puntringpuntenergie is erg belangrijk bij puntringlaserlassen. Zodra de procesparameters zijn bepaald, kunnen de instelbare toroïdale en puntvormige modules worden vervangen door een enkele passieve DOE, waarvan de aangepaste toroïdale tot puntvormige vermogensverhouding wordt beschouwd als de beste keuze voor een bepaald lasproces. Dit zorgt voor een compactere en economischere orthopedische oplossing. Deze klasse van Do-gebaseerde op diffractie gebaseerde methoden biedt volledige controle over de vermogensverhouding tussen spotringen in vergelijking met glasvezeloplossingen die momenteel op de markt zijn, in tegenstelling tot glasvezeloplossingen met een beperktere afstembaarheid. Deze module kan worden aangepast voor grote bundels (15-22 mm in diameter) die normaal worden gebruikt voor multi-kilowatt lasers, dwz het optische element kan worden gemonteerd op een kant-en-klare handmatige of elektrische roterende standaard om een ​​optische module te vormen . Dergelijke modules kunnen op de optische as achter de lasercollimator worden geplaatst, of beter nog, direct bij de ingang van de laserkop of het scansysteem. Door deze configuraties kan de gelaste optiek consistent zijn met die gebruikt in standaard multimode fiberlasers zonder dat er rekening hoeft te worden gehouden met grotere NA en de grotere, duurdere optica die nodig zijn zoals bij ringmode fiberlasers. Het volledige aanpassingsbereik hoeft alleen te worden bereikt door de draaitafel enkele seconden te manoeuvreren om de aanpassing van de energieverhouding van de ringvormige punt met instelbare punten te voltooien. Bovendien is het bijzonder handig voor microlassen met een single-mode invallende straal, aangezien de factoren die de bewerkingssnelheid beperken niet de kracht van de single-mode vezel zijn, maar eerder de bult, porositeit en andere problemen die kunnen optreden. worden verminderd door een deel van het laservermogen over te brengen naar het ringvormige gebied rond de plek. Ook is de ringhoek van de diffractieoplossing ongevoelig voor de grootte van de ingangsstraal, wat meer flexibiliteit biedt voor vormgeving. Daarom biedt de op diffractie gebaseerde point-ring-spotvormingsmodus veel voordelen voor laserlassen, en tegelijkertijd is het eenvoudig, goedkoop en sterk.

Contactgegevens:

Heeft u ideeën, spreek ons ​​gerust aan. Waar onze klanten zich ook bevinden en wat onze vereisten ook zijn, we zullen ons doel nastreven om onze klanten hoge kwaliteit, lage prijzen en de beste service te bieden.