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光纤激光器在航空范畴的应用

日期:2017-05-25 点击:496



光纤激光器在航空范畴的应用

    与Nd:YAG脉冲激光器相比,光纤激光器的优势显而易见。首先,光纤激光器的泵浦源是二极管而非闪光灯,所以能够构成圆满的方波;其次,采用闪光灯泵浦的Nd:YAG激光器升降较慢,所以总有一部分激光能量低于目的区域的蒸发阈值,这部分能量会使材料凝结,招致热障涂层剥离。要抵达重铸层的规格恳求,脉冲周期必需小于1ms。在这一点上,光纤激光用具有绝对优势,由于它能够产生方波波形,所以运用10ms脉冲就能满足航空器件关于重铸层和裂化的规格恳求。

   我们用熄灭室来举例说明。运用脉冲钻孔时,熄灭室会在钻孔的过程中同步旋转数圈,在这种情况下,钻透需求5个脉冲,另外再用2个脉冲构成扇形孔。通常这种激光器最大的重复频率是10脉冲/秒。而光纤激光器用1个长脉冲就能构成扇形孔,假设采用与Nd:YAG激光器相同的脉冲周期和脉冲能量,则速度可以抵达原来的10倍。无论是单个或两个长脉冲,还是多重脉冲,都能获得相同的钻孔质量。另外,光纤激光器还能调理钻透时与钻透后的脉冲周期,而不是不时运用多重脉冲,这样有利于避免损坏本体。

    光纤激光器的特性是可以以平顶方式输出,而Nd:YAG激光器则为近似高斯方式。所以,得益于平顶方式,前者全部能量均超越蒸发阈值,然后者则有相当一部分在阈值之下。研讨显现,在相同条件下抵达相同钻孔效果,光纤激光器所需耗费的能量更少,究其缘由,就是方波+平顶方式。也正是由于这个特性,光纤激光器在钻孔时效率更高,热损伤更少。热损伤少了,涂层剥离及重铸层均会随之改善。

   Nd:YAG激光器之所以曾经备受关注,其缘由之一就是共同的光束发散属性,其光斑尺寸能随着功率的升高或降低改动,只需经过重新调焦,就能抵达所需孔径。有的Nd:YAG激光器集成了内调焦望远镜,用于改动光束的发散角,但是这种调整需求操作人员具有极高的专业度,耗时,还要有正确的参数,所以很多人不看好这种方法。在这一点上,光纤激光器正好相反,由于其聚焦外形为圆满的圆形,所以在功率升高或降低时均不会发作改动,而且,假设在系统中置入一个可缩放的望远镜,就能够在飞行钻孔时直接改动聚焦光斑的大小。范围通常为3-1。

    光纤激光器的灵活性远在Nd:YAG激光器之上,这主要是由于前者的高应对二极管能够在飞行钻孔时改动脉冲周期和功率大小,使操作人员能够应用不同的功率大小及脉冲周期,创建所需的脉冲序列。比如,在开端钻孔时用低功率、短脉冲,然后根据特定的钻孔需求,按照序列进步功率和脉冲。由于光纤激光器能够在提供千瓦级高峰值功率的同时,调整光斑尺寸及脉冲周期(低至10μs),所以只用一台机器就够了。

运用套孔技术时,光纤激光器的加工速度能抵达灯泵浦Nd:YAG脉冲激光器的10倍。不只如此,飞行钻孔时,光纤激光器还能转换为功率高达2kW的连续输出,完成高速切割。关于某些熄灭室设计而言,这一数据还能进一步提升。综上所述,脉冲光纤激光器是切割较厚板材以及高速钻孔应用的理想选择。