应用案例：纳秒脉冲光纤激光器焊接多种材料

纳秒(ns)脉冲红外光纤激光器的多功能性是众所周知的，它们是大多数工业打标和雕刻应用于的理想自由选择。一般来说在高于几毫焦耳的脉冲能量和平均功率不多达100W时，它在低脉冲反复频率、连续波(CW)与定连续波调制(QCW)模式方面效果显著。最近，它们又开始应用于各种微加工和激光表面纹理加工中，甚至还包括远程微切割成应用于。这些应用于中绝大多数都会牵涉到到材料除去。

基于这个前提，考虑到用作材料相连的束源并不一样。那么用完全相同的束源来相连材料，同时也能展开除去、激光、雕刻、切割成和打标，这才是确实令人印象深刻印象的(图1)。

　　　　图1：紧凑型SPI100W纳秒水冷式光纤激光器。　　对于激光用户来说，益处显而易见，例如能展开多任务的激光源以及往往是风冷结构的紧凑型构建形式，从而能构建无缝构建。传统观点指出焊和相连必须具备低脉冲能量的毫秒级宽脉冲，但似乎并不是这样!这种类型的激光材料相连能力鲜为人知，但是它们在相连超薄材料时的展现出十分出众。

　　在全球范围内，消费类电子产品、能量储存和医疗设备等行业必须在更加小的体积和高密度纸盒内重新加入更好的功能。因此也更加必须高效的生产技术来协助这些产品沦为现实，本文将侧重描写激光焊技术。所以，利用工业(纳秒红外光纤)激光器构建的这种生产技术，可以获取所需的高可重复性、精确性和生产能力，其中最重要的还有低成本(成本和修理)，因此能符合市场的市场需求。

　　根据有所不同的应用领域，各种类型的激光器都具有有所不同的优势，还包括脉冲YAG激光器、碟片激光器、光纤(CW和QCW)激光器、甚至二极管激光器。到目前为止，纳秒脉冲激光器仅有用作少数尖端的应用于中，不过情况正在发生变化，最近开始将纳秒光纤激光器应用于材料相连上。

　　SPI是首度将主控振荡器功率放大器(MOPA)引进到纳秒光纤激光器的先锋，而这也已被证明是一种十分多用途的工具，因为它能根据应用于的拒绝来掌控和调整脉冲的参数。这主要是通过转变脉冲持续时间和脉冲频率来构建的。

它们还能在脉冲和连续波模式之间转换，这也是一个十分最重要的特点，因为具备在一系列有所不同光束质量的光源范围内的可用性，从而能根据当前的任务来获取有所不同的工具。在平均功率和峰值功率范围内，这种激光器可以在毫秒范围内调制，以限于于必须较低平均功率的毫秒级脉冲的应用于。

　　塑料焊　　以塑料焊作为例子，在一些对精度拒绝很高的应用于中，例如微流体装置，用于光纤激光器将比其他激光源能取得更加多优势。有时候光斑的能量产于不会有影响。例如，在一个简单的医疗设备中，要将一个半透明的聚合物焊到一个黑色的聚合物上，将40W、M2=3的激光束划为CW模式(图2)。

它让我能按照所必须的那样来掌控光斑尺寸、能量产于和场深度。OkayIndustries公司(康涅狄格州新的不列颠)激光技术总监JoeLovotti评论说道。

　　图2：用40WHS-H激光器对胰岛素注射器展开塑料焊。　　丝焊　　在金属焊方面，医疗器械行业中的微相连应用于更加广泛，这即使是对于伟大的应用于工程师来说也是一种挑战。粗金属丝的相连正是这样一个例子，CW光纤激光器在这个领域获得了广泛应用。然而，随着金属丝显得更加粗，与热输出涉及的问题也更为棘手。

在焊50m直径的成卷焊丝时，用20W、M21.6的激光来构建集中于的探讨将带给很好的效果。挑战在于，通过在较高的反复频率下操作者激光器来压制脉冲的峰值功率，建构更加多具备0.1mJ的脉冲和频率小于250kHz的定连续波调制（QCW），这归根结底就是建构出短的脉冲串。　　有些应用于必须将一个外覆层或编织层相连到一根金属丝上(图3)。

我们找到在这种情况下，能量产于很广的脉冲能构建两个部件之间更佳的润湿性。在此示例中，用于的40W、M2=3的激光器具备较小的光斑和略为低的脉冲能量（小于1.25mJ），能协助桥接间隙。　　　图3：用250kHz、20WEP-Z激光器焊直径50m的金属丝(a和b)，用20WEP-Z激光器焊热电偶(c)，用40WHS-H激光器焊编织层和金属丝(d)。

　　另一方面，用于20W、M21.3的单模激光器能构建极高的精度。

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