你的激光切割機(jī)在作業(yè)時，有沒有經(jīng)常燒鏡片？燒噴嘴？也許有人告訴你功率高，這是正常現(xiàn)象！但你不知道的是，有人一個月只換2-3個噴嘴，你要換十幾個？有的設(shè)備24*7不停轉(zhuǎn)，而你的設(shè)備卻頻繁燒晶體和上保護(hù)鏡片？而在這些不良現(xiàn)象誘因，一定概率都是由于雜散光導(dǎo)致。

何謂雜散光？字面意義上來看是就是不需要的噪光，其在行業(yè)內(nèi)俗稱邊緣光、外圍光。雖名為雜散，但實(shí)際這種光仍屬于激光的一部分，只不過因其大幅度偏離激光主軸，使其超出外光路（切割頭、焊接頭等）可承受的最大發(fā)散角，產(chǎn)生異常吸收和反射。若雜散光占激光總比例過高，出現(xiàn)雜散光被吸收，切割頭內(nèi)部元件就會產(chǎn)生較大溫升；而當(dāng)其照射到切割頭光闌、上保護(hù)鏡、透鏡上，又會產(chǎn)生反射或漫反射，從而破壞外光路內(nèi)部核心元件，嚴(yán)重的甚至回返到光纜里燒壞光纜和激光模塊。所以，最理想的是從激光器輸出的激光，經(jīng)過切割頭到最后出來，所有的激光都乖乖按照預(yù)定軌道一路狂奔，不掉隊、不跑偏，這樣能量集中可控，加工效果更優(yōu)越。更能有效降低對鏡片的損傷。

01 雜散光如何探測、如何表征？

當(dāng)雜散光照射到切割頭光闌、鏡架等內(nèi)部結(jié)構(gòu)后，產(chǎn)生的漫反射光會導(dǎo)致切割頭中部分傳感器參數(shù)值異常增大，因此可以通過監(jiān)測這部分傳感器數(shù)值，判斷激光器發(fā)散角是否在合適范圍，但要說明的是這個數(shù)值僅能作為間接參考，不能直接表征發(fā)散角，該參考值同時也會受切割頭使用狀態(tài)，鏡片潔凈度等影響。

以銳科40kW 100μm 25m激光器為例，使用波刺切割頭，滿功率出光，上保護(hù)散光值如圖1（a）所示，該值處于合適范圍內(nèi)；針對普雷切割頭，其準(zhǔn)直溫度也可以在一定程度上表征激光器全能量發(fā)散角，以ProCutter 2.0 30kW切割頭為例，準(zhǔn)直溫度如圖1（b）所示，該值處于合適范圍內(nèi)。

注意：不同切割頭廠商和同一廠商不同型號切割頭均會有差異，具體切割頭型號和散光值標(biāo)準(zhǔn)（或上保護(hù)溫度），最新狀態(tài)請咨詢切割頭廠商；雜散光表征值并非恒定不變，會受切割頭當(dāng)前狀態(tài)，鏡片潔凈度等影響。

圖1(a)波刺切割頭配銳科40kW 100μm 25m激光器，上保護(hù)散射光值（b）普雷ProCutter 2.0 30kW配銳科30kW 100μm 30m激光器，準(zhǔn)直溫度

02 雜散光控制跟什么有關(guān)？

雜散光的控制是系統(tǒng)性工程，不單是某種有源/無源光纖的設(shè)計,不光是某種器件、模塊的設(shè)計，其背后涉及到的是全方位的系統(tǒng)性工程。從全能量發(fā)散角標(biāo)準(zhǔn)建立，到激光器整體設(shè)計，再到發(fā)散角控制概念的引入，最后高精度發(fā)散角測量系統(tǒng)的反饋；而如此系統(tǒng)性工程均需要理論突破和技術(shù)沉淀、經(jīng)驗(yàn)積累和廣泛的市場數(shù)據(jù)收集。

銳科激光深入用戶應(yīng)用的一線調(diào)研，率先提出雜散光控制這一理念，通過對百余萬瓦用戶走訪調(diào)研，聆聽用戶需求，并聯(lián)合上下游伙伴對激光器及外光路進(jìn)行調(diào)優(yōu)升級，最終實(shí)現(xiàn)了高于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的雜散光控制技術(shù)。

03 為什么銳科激光的高功率激光器雜散光控制這么牛？

1、業(yè)內(nèi)最高的全能量發(fā)散角標(biāo)準(zhǔn)

首先，銳科激光設(shè)立了更高的發(fā)散角標(biāo)準(zhǔn)。通常來說，M²只是表征86.5%的能量分布，其只適合描述單模或者近單模激光器。而針對多模激光器，其能描述的光束性質(zhì)有限，銳科在此光束質(zhì)量的基礎(chǔ)上，開創(chuàng)性地提出全能量發(fā)散角的概念——采用描述99.84%的能量分布，作為衡量發(fā)散角的新企標(biāo)。更高的標(biāo)準(zhǔn)牽引著技術(shù)的升級。

2、全能量發(fā)散角主動控制技術(shù)

銳科激光獨(dú)創(chuàng)的發(fā)散角主動控制技術(shù)正是依托全能量發(fā)散角標(biāo)準(zhǔn)而研發(fā)出來的，是雜散光有效控制的關(guān)鍵。市場上大部分高功率切割頭的光學(xué)孔徑都是0.13mm左右，這就需要光闌對準(zhǔn)之前激光光進(jìn)行限制。被限制的光一般俗稱雜散光，而一旦外雜散光功率過高，其實(shí)就是激光的全能量發(fā)散角太大，這時候極容易造成光闌燒毀；甚至由于光闌邊緣的衍射作用，一部分雜散光會照射到準(zhǔn)直上，產(chǎn)生嚴(yán)重?zé)嵬感��?yīng)，使得切割不穩(wěn)定（如圖3所示）。

圖3全能量發(fā)散角超標(biāo)導(dǎo)致的光闌燒和光闌回光示意圖

銳科激光獨(dú)創(chuàng)的全能量發(fā)散角主動控制技術(shù)，通過對纖芯光進(jìn)行調(diào)制，實(shí)現(xiàn)輸出光全能量發(fā)散角的壓縮，從而實(shí)現(xiàn)更高光束質(zhì)量的激光輸出。同時利用自研的發(fā)散角測量系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)發(fā)散角高精度測量，隨著技術(shù)的迭代升級，已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)99.84%能量的發(fā)散角測試。通過標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)立，到發(fā)散角主動控制系統(tǒng)的應(yīng)用，最終高精度測試的出庫保證，實(shí)現(xiàn)激光器生產(chǎn)全流程閉環(huán)，保證了激光器的高一致性。解決了高功率激光加工用戶的后顧之憂。

圖4 采用全能量發(fā)散角壓縮器前后發(fā)散角對比圖

圖5  30kW激光器發(fā)散角主動控制前后，超標(biāo)（紅色）和合格（灰色）發(fā)散角對比

圖6 通過全能量發(fā)散角主動控制技術(shù)有效減少雜散光，實(shí)現(xiàn)光闌高穩(wěn)定工作

轉(zhuǎn)自：銳科激光

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