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用于大功率激光焊接的组合YAG激光器

放大字体  缩小字体 发布日期:2016-01-12  来源:中国激光网  作者:[db:作者]  浏览次数:370

  科技简讯井等。

  20世纪70年代,首次证实该技术能用到混合化学物质上,诸如液态氢氧化钾和过氧化氢(H202)物质用氯气去产生激发态的氧。

  用一会聚/发散喷嘴和一种缓冲气体将初始液流加速到超音速,于是一系列化学反应激发碘原子产生激发辐射。

  现在,伊利诺伊大学和CU航天公司的研究人员已组装好一个2 kW的氧一碘化学激光器装置,其发射被长为1.3fxm,并设计安装一个和氮气缓冲器共同作用的喷嘴。传统军事上是用氦气作缓冲气体,即一种非常珍贵的并且不可再生的资源。该大学本项研究的指导者DavidCarroll极力认为,这种改换能使这一技术颇具吸引力,从而取代某些商业应用的<:02和YAG激光器。

  题,或任一固态晶体棒激光器的最大问题都是产生非常严重的热损伤问题,这就限制了它们的功率,当你起初考虑使用02激光器时,它的功率可以是很大的,但波长为10.6fxm时则不能通过光纤传输。“然而,氧一碘化学激光器装置发出的波长光能用光纤传输,并且能放大产生比2激光器功率更强的光。这些特性促使Carroll去说服人们把它用于一些特殊应用方面,以提供较高的效益一费用比。

  Carroll又介绍说:“这种激光器还能发挥作用的另一个主要领域是用于消除老的核设施的污染。通常高放射性孩物质工作屏蔽室本身带有很多至少12ft宽的管子,要折除它必须把管子切割掉。因为工作场地是具有放射性物质的区域,所以必须用机器人进到里面工作已证实氧一碘化学激光器具有切割任何材料的能力,包括切割铁、钢、铝和钛金属等,切割的速率比(:02激光器快3倍。由于它的光束光斑尺寸很小,所以产生很少量的灰尘和烟气,故它比传统方法需要较少的空气过滤。

  用于大功率激光焊接的组合YAG激光器产厂商正在寻找一种用于焊接厚金属板的高亮度、大能量的YAG激光器,日本的科研人员正试图满足这一需要。

  先进材料处理研究所ShigekFuinaga领导的研究组利用组合YAG激光束获得高平均功率,并将其用于厚金属板的焊接。

  该研究组研究出两种组合YAG激光束的方法,两种方法均采用光纤传输能量。一种方法是在出射端组合光束,而另一种是在入射端。研究人员利用两束,且每束具有2kW平均功率的CW(连续波)YAG激光束和一束15kW功率的脉冲激发光束,实验测定了能产生5.5kW平均功率的激光束焊接的各种特性。

  Fuinaga说:“两种光束组合方法各具优点和缺点,在光纤的出射端使用集束光学组件的一个缺点是,对焊接机器人来说,显得太大、太重以致于不能快速移动,而在光纤的入射端组合激光束的缺点是,它排除掉了三条光束中任何非聚焦的光束,当把两条CWYAG光束和一条脉冲激发光束组合时,发现有时还需要做点什么才行。”

  为了确定最佳空间配置,研究人员发现,当光束对工件表面法线的入射角呈15°时,火舌卷流(plume)的形态和焊接深度是个常数。

  把入射角增加到30°会导致熔深分叉,并在焊缝截面方向上使熔化面积扩大。

  但是利用集束光学组件组合时,他们发现,在水平焊接时,虽然未出现熔深分叉,也不必将光束对工件表面法线的入射角度减到17°以下。试验分别采用水平、垂直和仰面几种位置进行焊接,发现仰焊能得到最大熔融体积。

  科技简讯合YAG激光束更为容易。组合光束的熔深能产生一个极好的、无分支的锁孔;而当光束不聚焦时则会产生一个三重光斑。“研究组发现,在以下几种情况下穿透深度随激光束峰值功率的增加而增加,即当平均输出功率保持为常数值时;当脉冲激光束被叠加在调制光束上时;和当脉冲激光束功率对整个功率的比值增加时。

  Fuinaga得出结论,即使能获得更大功率的激光振荡器,用于材料处理的各种激光束组合方法也还必须加以完善。(No.30>取代激光二极管的新型激光器意大利米兰消息,米兰工业学院教授CesareSvelto研制一种大功率、窄线宽光源,其性能超过以往这类光源中的任何一种光源。据Sveho介绍,这种新型Er玻璃激光器的关键是在其泵浦激光器上装有最优化的高度稳定性的电子电路。

  Svelto教授将其设计成阻尼谐振,在这种类型光源中这是非常关键的。以前,该学院曾用一种专利配方的Er/Yb玻璃,当用二极管光源泵浦时这种玻璃的性能会得到提高。

  自二十世纪八十年代以来,尽管二极管泵浦技术已经用在商业Nd:YAG激光器中,但是它对其它激光器系统的应用进展相当缓慢,并且主要集中用在以Nd基质激光器上,诸如YLF和YVO.尽管二极管泵浦光在光谱测量、远程通信和光缆电视(TV)等方面有潜在应用,但是没有做出多少研究成果以证实它能在波长1.光纤激光器通常用于锁模,但是把它当作单频激光器运行时却遭到失败,原因是有源波导的掺杂量是有限的,这使得不可避免地要使用长的谐振腔。

  新型激光器以稳定的单纵模式运转,输出功率>80mW.在腔内放置的光学元件能保证输出光束为线偏振光,在以前的几种激光器结构体系中,输出线偏振光还是一个问题,因为在激光器中增益介质是各向同性的。一个精巧的谐振腔结构和使用一个包含了全部光学元件的粗的空心棒保证了激光器的长期稳定性。

  最初打算将这种新型激光器用于精密光谱研究和计量分析,现在它象征着对有线电视和光通信中激光二极管的一个有重大价值的蒈换。其它能预见到的重大应用有:长距离千涉测量和民用工程中的位移监测等,在这些应用领域,对人眼安全的波长1.5的光能得到充分利用(No.金友编译把宇宙天体聚焦到望远镜的焦点上天文学家们给公众展示了一些由地基望远镜系统拍摄到的清晰红外图像。由位于夏威夷群岛上的北双子座观察站(GeminiNorthOberservatory)拍摄的图像显示了这种新型望远镜的能力,它把影响天文图像像质达数百年的畸变降到了最小。

  由七个国家联合建立的这个观察站是第―个将两个8m口径的望远镜同时用红外光和可见光扫描南方星空和北方星空。它的类似站,南双子座(GerminiSouth)观察站正在智利的北部兴建。(No.辅助激光外科手术的玻璃纤维采用中空玻璃芯纤可改进用于激光科手术的下一代红传感器和光纤传输系统的性能。新泽西州的Rutgers大学的陶瓷和材料工程方面的教授ames Harrington设计出了这种柔性的光纤。它的特点是内层涂了一层银的化合物,产生一种像镜子一样的表面以传输红外辐射。

  理、传感器和光谱仪器中-Harrington认为在各种可能的应用中,这种光纤最有可能用于传感器中,以测量非常高的温度,比如测量喷气发动机排出的气体的温度。(No.

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