高淳光谷激光提供的光纖激光打標(biāo)機(jī)在市場中的激光加工優(yōu)點158-5250-0996
激光打標(biāo)是目前工業(yè)產(chǎn)品標(biāo)記的最先進(jìn)技術(shù)。激光打標(biāo)時與工件不接觸，對工件表面不產(chǎn)生任何機(jī)械形變，高速打標(biāo)可在生產(chǎn)線上實現(xiàn)在線實時打標(biāo)。具有打標(biāo)精度高，加工速度快等獨特優(yōu)點，可在平面、弧面及飛行物上打印各種文字、符號、圖案、序列號、條形碼及二維碼，特別適用于硬、脆、軟產(chǎn)品。已廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)、汽車工業(yè)、醫(yī)療產(chǎn)品、五金工具、家用電器、日常用品、標(biāo)簽技術(shù)、航空工業(yè)、證件卡片、珠寶加工、儀器儀表以及
廣告標(biāo)牌等。典型應(yīng)用包括各類金屬和非金屬材料及產(chǎn)品表面的打標(biāo)，如不銹鋼、鋁合金、有機(jī)玻璃、陶瓷、塑料、合成材料、木材、橡膠皮革、紙品、電容、電感、印制電路板、集成電路、電器接插卡、各類儀表和控制面板、鈕扣、化妝品包裝、食品包裝、文具、工藝品、香煙、雷管、軸承、齒輪、活塞環(huán)等。
光纖激光相干合成發(fā)展現(xiàn)狀
光纖激光器的出現(xiàn)使得相干合成技術(shù)獲得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。其原因除了光纖激光器本身的獨特優(yōu)勢、緊湊的結(jié)構(gòu)特別適合于相干合成和百千瓦戰(zhàn)術(shù)使用的需求外，光纖通信商業(yè)推廣過程中配套產(chǎn)生的幾種器件(即光纖熔錐耦合器、多芯光纖、帶尾纖的相位調(diào)制器與聲光移頻器等)起到了至關(guān)重要的作用。光纖熔錐耦合器、多芯光纖使得基于激光能量注入耦合和倏逝波耦合的被動相位控制十分便利，帶尾纖的相位調(diào)制器與聲光移頻器使得主動相位控制能夠具備兆赫茲量級的控制帶寬，可以用于控制大功率條件下的相位起伏，實現(xiàn)鎖相輸出。
研究人員在探索和實踐中不斷推陳出新，提出了不同機(jī)理、不同類型的相干合成實現(xiàn)方式并進(jìn)行了實驗驗證，相干合成技術(shù)以前所未有的速度取得了一系列突破性進(jìn)展。2003年，美國NorthropGrumman
公司和麻省理工學(xué)院的J.Anderegg等實現(xiàn)了4路瓦量級和2路十瓦量級光纖激光相干合成。2004年，HRL實驗室的H.Bruesselbach等實現(xiàn)了7路瓦量級光纖激光相干合成。2006年，NorthropGrumman公司和美國空軍研究實驗室的J.Anderegg等實現(xiàn)了4路百瓦量級和9路十瓦量級光纖激光相干合成。2006年，NorthropGrumman公司的G.D.Goodno等以光纖激光作為種子源，利用LiNbO3相位調(diào)制器進(jìn)行主動相位控制實現(xiàn)了2路萬瓦級板條放大器的相干合成，輸出功率為19kW。2008年通過技術(shù)改進(jìn)實現(xiàn)了2路萬瓦級板條放大器相干合成，輸出功率達(dá)到30kW。2009年3月，NorthropGrumman公司的J.Marmo等以光纖激光作為種子源，利用LiNbO3相位調(diào)制器進(jìn)行主動相位控制實現(xiàn)了4路和7路萬瓦級板條放大器的相干合成，輸出功率為63kW和105.5kW。
研究人員花費6年左右的時間實現(xiàn)了從瓦量級到十萬瓦量級質(zhì)的飛躍，這在相干合成乃至高能激光發(fā)展史上都具有里程碑式的重要意義。與此同時，國內(nèi)外研究人員也在不斷地歸納總結(jié)這些相干合成實現(xiàn)方式，形成了大量綜述性文章和報道，為后續(xù)人員的研究提供了寶貴的經(jīng)驗。
值得注意的是，盡管光纖激光相干合成的技術(shù)方案很多，但目前獲得百瓦級以上高功率輸出的大都由主動相位控制多路MOPA結(jié)構(gòu)光纖放大器相干合成的方案實現(xiàn)。NorthropGrumman公司J.Anderegg等對4路百瓦級光纖放大器進(jìn)行相干合成獲得了470W的總功率輸出；美國空軍研究實驗室T.M.Shay等對5路百瓦級光纖放大器進(jìn)行相干合成獲得了725W的總功率輸出。截至目前，僅用光纖激光作為單元模塊進(jìn)行相干合成獲得的總輸出功率依然沒有突破千瓦級，其根本原因在于：研究人員普遍認(rèn)為主動相位控制相干合成要求各路單元光束單頻、線偏振輸出，而受限于SBS等因素的影響，單頻摻鐿光纖放大器的輸出功率多年來一直未突破500W，摻銩單頻光纖激光。因此，根據(jù)現(xiàn)在的技術(shù)發(fā)展水平及單頻單模激光的功率極限，如僅以單頻線偏振光纖放大器作為組成模塊構(gòu)建百千瓦級高能激光系統(tǒng)，需要對多路激光進(jìn)行合成，無疑大大增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，提高了對控制系統(tǒng)的技術(shù)需求。為實現(xiàn)用光纖激光作為單元模塊進(jìn)行相干合成獲得百千瓦級高能激光輸出的目標(biāo)，近兩年來，研究人員將工作重點放在提升單鏈可相干合成的光纖激光模塊和相干合成控制系統(tǒng)性能上。
在單元模塊方面，英國QinetiQ公司D.C.Jones等通過利用高速相位調(diào)制器對一束單頻光纖激光進(jìn)行相位調(diào)制將激光線寬展寬至2GHz，從而有效抑制后端高功率放大鏈路中的非線性效應(yīng)，并據(jù)此實現(xiàn)了4路百瓦級光纖放大器相干合成。無獨有偶，NorthropGrumman公司G.D.Goodno等也通過高速相位調(diào)制的方式將單頻激光線寬展寬至25GHz，如圖8所示，隨后進(jìn)行3級鏈路功率放大，獲得了1.4kW高功率光纖激光輸出，并利用外差法對這束激光進(jìn)行了主動相位控制，控制殘差小于λ/80。利用這種線寬展寬方案，美國Nufern公司已經(jīng)實現(xiàn)了千瓦級可相干合成光纖放大器的商品化，預(yù)計不久的將來會有更多的研究單位實現(xiàn)千瓦級光纖激光模塊相干合成。
在相干合成控制系統(tǒng)性能方面，提高甚多路激光參與相干合成時系統(tǒng)對各路激光相位起伏的校正能力是目前研究的重點?，F(xiàn)有的多抖動法主動相位控制雖然具備良好的相位噪聲校正能力，但在向大數(shù)量光束相干合成擴(kuò)展時至少存在兩個困難，一是隨著路數(shù)的增多占用的頻率資源也越來越多，直到電路不能實現(xiàn)；二是由于每束光需要單獨的控制回路，隨著控制路數(shù)的增多，所需的控制電路會越來越多，成本和系統(tǒng)復(fù)雜性也隨之增加。為了緩解這些困難，本課題組的Y.Ma等提出了單抖動法相干合成方案。該方案原理如圖9所示，所有參與合成的光束使用一個調(diào)制頻率，這一調(diào)制頻率分時加載到各光束上，分時探測每一路光束與其他光束間的相位差，并以此作為反饋信號分時加載到各路的相位調(diào)制器上對各路相位進(jìn)行校正，這些信號在時間軸上是分時串行進(jìn)行的。這樣，單抖動法可以只用一路控制電路，產(chǎn)生一路調(diào)制信號對多路光束進(jìn)行相位校正，這就有力地緩解了多抖動法對頻率資源的需求和控制電路的難度。
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