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500W高功率红外皮秒激光器盛雄激光全球量产首发!

高功率皮秒激光器是激光微纳加工装备中最核心的部件。超快激光脉冲宽度窄、峰值功率高,在产品加工过程中对材料损伤小,加工精度和加工质量高。但超快激光器的功率往往制约了产品的加工效率。因此,为实现高质量和高效率的激光微纳加工,全球市场上越来越多的激光厂家纷纷尝试高功率皮秒激光器,今年,盛雄激光全球首发工业用500 W高功率红外皮秒固体激光器。

1.纳秒激光VS皮秒激光VS飞秒激光


(相关资料图)

纳秒、皮秒和飞秒激光加工效果

纳秒激光的脉宽一般为10-9s左右,峰值功率仅能达到10KW,常用于金属材料、柔性材料、高分子材料和复合材料的切割、打孔、表面微结构加工等。加工过程中容易产生刮渣、碎屑和热影响。

皮秒激光的脉宽一般为10-12s左右,峰值功率能达到100MW,皮秒激光器峰值功率高,加工精度高,常用于金属、半导体、硬脆材料、聚合物和太阳能电池片等的微米尺度加工。

飞秒激光的脉宽一般为10-15s左右,峰值功率能达到100000MW,目前飞秒激光并未广泛应用于工业生产当中,且技术路线较为复杂,成本较高。

纳秒、皮秒和飞秒激光参数对比

因此,皮秒激光以其优于纳秒激光加工质量和加工精度,在当下的市场需求下,皮秒激光能更为广泛的应用于激光微纳加工领域。

2. 盛雄激光500W高功率红外皮秒固体激光器

目前国内外工业皮秒激光器产品

目前市面上了解到的主要的皮秒激光器生产厂商通快、IPG、Amplitude和EdgeWave等,其激光器平均功率最高仅能达到400W,但大部分仍然未应用于工业领域,仍处于样机阶段。

2021年,在经过了研发团队3年的不懈努力下,盛雄激光率先推出了300W高功率红外皮秒固体激光器,届时迅速推动到客户端进行实际应用,经过2年不断在客户端验证、改善、积累,在不断“持续优化、化繁为简、洞察技术细节本质”的技术要求下,盛雄激光在2023年又推出了全新的自研的更高功率500W红外皮秒固体激光器,在功率、效率方面都实现了更高、更快、更稳定,同时也给客户带来了更大的信心。据了解,该机型是目前国内外已经得到量产化的最高功率工业皮秒激光器。

该激光器依然采用光纤种子源+固体放大器技术路线,围绕技术路线中光纤SESAM锁模、高功率固体放大、光束质量控制技术进行攻关,研发过程攻克了光学晶体、镜片、高功率损伤阈值才实现500W高功率皮秒激光器的工业化量产,主要表现以下几方面:

①窄脉宽窄线宽皮秒光纤种子源技术:在脉冲能量>50 nJ情况下,输出的激光脉冲仍能在时频域上保持近傅里叶变换极限,既能实现<10 ps窄脉宽输出,又能使光纤种子源与固体放大器增益谱线匹配,实现固体放大器高效率输出;

②大功率端泵棒状晶体与Innoslab板条晶体高功率混合放大技术:端泵棒状晶体预放大技术可实现百瓦级高光束质量输出,可以保证单通放大结构的Innoslab放大器功率上饱和提取。Innoslab单通放大结构相交于传统的多通放大结构,不仅使放大信号激光模式与泵浦模式更好地匹配,也使光路更加简单,显著提高其稳定性。

③光束净化技术:激光器光路设计采用4f像传递+空间滤波技术,对固体放大器后光束进行空间净化,实现高功率情况下基模输出。

3. 盛雄激光500W高功率红外皮秒固体激光器核心优势:

①极高的功率稳定性(功率稳定性<0.5%(RMS@12 hours));

激光器稳定性测试

②极好的光束质量(光束质量M2<1.3,像散 <10%,近远场光斑 >90%);

光束质量 M2x=1.267,M2y=1.244

近场光斑:圆度98%                            远场光斑:圆度91%

③功能丰富的控制系统;

丰富的控制系统

·兼容PSO/ POD/  Gate控制模式

·支持Supersync功能:外触发延时抖动<200 ps

·支持脉冲串(Burst Mode)工作

·支持脉冲串波形编辑功能

·支持功率外控功能:功率切换时间<10 μs

·内置35路传感器,实时监测关键器件及输出激光状态

·支持远程服务及在线维护

·光机电一体化设计,结构紧凑

④良好的产品特性

内置CCD监测光斑状态

操作软件截面

·内置35路传感器,实时监测关键器件及输出激光状态·支持远程服务及在线维护·光机电一体化设计,结构紧凑·用户友好性,操作便利

4. 盛雄激光500W高功率红外皮秒固体激光器参数:

500W红外皮秒激光器功率实测

500W红外皮秒激光器生产车间

5. 结语

凭借高功率超快激光器的研发及工业化,并将其应用于工业化产品与装备上。高功率超快激光器的自主可控研发开始成为现实,这个产业升级的重要节点,盛雄激光将秉持“坚持技术驱动、持续创新为本”的核心价值观,不断创新,为客户创造更高价值。

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