紫外光纖激光器維修原理和發(fā)展前景

 

　　光纖激光器（Fiber Laser）是指用摻稀土元素玻璃光纖作為增益介質(zhì)的激光器，光纖激光器可在光纖放大器的基礎(chǔ)上開發(fā)出來(lái)：在泵浦光的作用下光纖內(nèi)極易形成高功率密度，造成激光工作物質(zhì)的激光能級(jí)“粒子數(shù)反轉(zhuǎn)”，當(dāng)適當(dāng)加入正反饋回路（構(gòu)成諧振腔）便可形成激光振蕩輸出。

 

　　紫外激光器

 

　　目前根據(jù)工作介質(zhì)分，激光器可分為氣體激光器、固體激光器、半導(dǎo)體激光器和染料激光器4大類，還發(fā)展了自由電子激光器，大功率激光器通常都是脈沖式輸出。

 

　　1960年第一臺(tái)紅寶石激光器問世，1961年我國(guó)研制出第一臺(tái)激光器，開啟了激光器領(lǐng)域新篇章。激光具有方向性好、亮度高、單色性好、相干性好特征，經(jīng)過(guò)了50多年時(shí)間，激光技術(shù)與應(yīng)用發(fā)展快速，而其中全固態(tài)紫外激光器因體積小、壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)緊湊、維護(hù)方便等一系列優(yōu)點(diǎn)成為激光技術(shù)發(fā)展前途的研究領(lǐng)域之一。

 

　　紫外激光器波長(zhǎng)為355nm，光斑小、脈沖寬度窄、多波長(zhǎng)、速度快、穿透好、熱量少、輸出能量大、峰值功率高及材料吸收好等特點(diǎn)，屬于冷光源，同時(shí)也被稱為“冷加工”，可以被材料較好的吸收，對(duì)材料的破壞也是較小的，相對(duì)常規(guī)CO2激光器和光纖激光器能夠滿足絕大多數(shù)工業(yè)精密加工要求。目前固體紫外激光器基于有的各種性能優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，成為當(dāng)前主流的工業(yè)級(jí)激光器之一。

 

　　固體紫外激光器出光原理

 

　　激光器必須具備以上三個(gè)部分，泵浦源、工作物質(zhì)和光學(xué)諧振腔，用固體激光材料作為工作物質(zhì)的激光器。工作物質(zhì)在泵浦源的作用下發(fā)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，成為激活物質(zhì)，從而有光的放大作用，放大的光一部分反饋回來(lái)參加激勵(lì)，諧振腔產(chǎn)生振蕩，滿足一定條件后即可產(chǎn)生激光。

 

　　1、泵浦源：它的作用是給工作物質(zhì)以能量，將原子由低能級(jí)激發(fā)到高能級(jí)的外界能量。通常可以有光能源、熱能源、電能源、化學(xué)能源等。

 

　　2、工作物質(zhì)：激光器的核心，只有能實(shí)現(xiàn)能級(jí)躍遷的物質(zhì)才能作為激光器的工作物質(zhì)。

 

　　3、光學(xué)諧振腔：使工作物質(zhì)的受激輻射連續(xù)進(jìn)行；不斷給光子加速；限制激光輸出的方向。

 

　　激光器打標(biāo)原理

 

　　激光打標(biāo)是利用高能量密度的激光對(duì)工件進(jìn)行局部照射，使表層材料汽化或發(fā)生顏色變化的化學(xué)反應(yīng)，從而留下永久性標(biāo)記的一種打標(biāo)方法。激光打標(biāo)可以打出各種文字、符號(hào)和圖案等，字符大小可以從毫米到微米量級(jí)，這對(duì)產(chǎn)品的防偽有特殊的意義。

 

　　聚焦后的極細(xì)的激光光束如同刀具，可將物體表面材料逐點(diǎn)去除，其先進(jìn)性在于標(biāo)記過(guò)程為非接觸性加工，不產(chǎn)生機(jī)械擠壓或機(jī)械應(yīng)力，因此不會(huì)損壞被加工物品；由于激光聚焦后的尺寸很小，熱影響區(qū)域小，加工精細(xì)，因此，可以完成一些常規(guī)方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)的工藝。

 

　　應(yīng)用及發(fā)展

 

　　受3C應(yīng)用市場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)，近兩年我國(guó)紫外激光器市場(chǎng)發(fā)展迅速。在經(jīng)過(guò)2017年該市場(chǎng)呈現(xiàn)直線增長(zhǎng)趨勢(shì)，2018年紫外激光器的市場(chǎng)需求量出現(xiàn)了小幅回落，受疫情影響，很多加工工業(yè)發(fā)展緩慢，2019年年開始緩慢增長(zhǎng)，雖不及2017年的火爆，但相比2018年呈小幅增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，側(cè)面反映了如今國(guó)內(nèi)紫外激光器的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)情況。

 

　　技術(shù)堡壘

 

　　紫外激光器作為工業(yè)加工主流方向，近幾年，紫外激光器的發(fā)展就像光纖激光器一樣，功率不斷提高，從最早的3 W、5 W，到10 W、15 W，再到30 W、40 W延伸。

 

　　鑒于工業(yè)應(yīng)用對(duì)于激光加工效率和要求的不斷提高，5 W以上的納秒紫外激光器成為了市場(chǎng)新寵，因此功率高、窄脈寬、高重復(fù)頻率的中高功率納秒紫外激光器，能滿足不同客戶不同加工應(yīng)用對(duì)紫外激光輸出功率的要求。

 

　　為了適應(yīng)工業(yè)加工精度要求的提高，格鐳激光自主研發(fā)生產(chǎn)了固體紫外激光器，根據(jù)國(guó)內(nèi)使用環(huán)境，本系列產(chǎn)品采用全風(fēng)冷和水冷兩種形式，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，功耗低。輸出激光束為基模，光束質(zhì)量好，峰值功率高，能夠滿足絕大多數(shù)工業(yè)精密加工要求。

 

　　發(fā)展前景

 

　　受疫情的波及，很多加工業(yè)面臨著銷售難，復(fù)工緩慢等問題，但隨著5G時(shí)代到來(lái)，3C產(chǎn)業(yè)飛快發(fā)展，催生了FPC加工市場(chǎng)需求。隨著5G產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，以及各大電子產(chǎn)品制造商對(duì)柔性O(shè)LED顯示屏的追逐，催生了市場(chǎng)對(duì)FPC柔性線路板的需求迅猛增長(zhǎng)，隨之而來(lái)對(duì)紫外激光器市場(chǎng)的需求也將得到快速增長(zhǎng)。

 

　　國(guó)內(nèi)激光市場(chǎng)處于快速發(fā)展的階段，此前國(guó)家已經(jīng)陸續(xù)出臺(tái)利好政策扶持行業(yè)發(fā)展、未來(lái)，激光產(chǎn)業(yè)的發(fā)展十分重要，國(guó)家將出臺(tái)更好的政策。目前，我國(guó)激光器市場(chǎng)中國(guó)高產(chǎn)化率仍有上升空間。未來(lái)，在利好政策及市場(chǎng)發(fā)展的推動(dòng)下，我國(guó)激光器市場(chǎng)國(guó)產(chǎn)化率將進(jìn)一步提高。

 

　　隨著激光技術(shù)的進(jìn)一步普及，應(yīng)用，為了適應(yīng)市場(chǎng)上對(duì)于激光器多種需求，激光器將逐漸走向系列化，組合化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化。

 

　　激光行業(yè)技術(shù)的逐漸升級(jí)，未來(lái)在電子制造業(yè)，通信行業(yè)、集成電路行業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用將不斷擴(kuò)展，市場(chǎng)需求也將逐步攀升。

 

　　未來(lái)的工業(yè)化產(chǎn)品只會(huì)朝著便捷，集成的方向前進(jìn)，激光器也是一樣，體積小，重量輕，電路與光路的集成，功率高，穩(wěn)定性佳，因而高功率一體化機(jī)型成為必不可擋的發(fā)展趨勢(shì)。