紅外系統(tǒng)中的衍射光學(xué)元件，激光焊接應(yīng)用

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發(fā)表時間：2025-03-22 08:53

衍射光學(xué)元件廣泛用于紅外激光加工系統(tǒng)，尤其是涉及工業(yè)過程的地方。本文重點介紹激光焊接應(yīng)用，并展示其獨特的定制解決方案，提高了擁有衍射光學(xué)元件的紅外系統(tǒng)激光器的競爭優(yōu)勢。

紅外激光器的發(fā)展趨勢

紅外激光器，特別是在1064nm波長，是激光材料加工行業(yè)的主力軍。最早的工業(yè)激光器是CO2中紅外激光器，在許多應(yīng)用中逐漸被ND-YAG固態(tài)激光器取代，最近又被光纖激光器所取代。隨著功率的快速增長和成本的降低，多千瓦激光器在焊接、切割、燒結(jié)和表面處理等許多工業(yè)過程中都得到了廣泛的應(yīng)用。

本文將重點介紹激光焊接，這是高功率NIR激光器應(yīng)用的一個案例研究。

激光焊接簡介

激光焊接廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，包括汽車、航空航天、半導(dǎo)體、電子、醫(yī)療、電力、國防等。與其他激光材料加工應(yīng)用相比，這些激光工藝通常使用紅外激光器，因為這些激光工藝加工需要較大的激光功率(多千瓦)。

在許多工業(yè)應(yīng)用和工藝中，原始激光束并不是最優(yōu)形狀。在焊接、釬焊、軟釬焊接和其他類似工藝領(lǐng)域，將激光束塑造成特定工藝的強度分布可以提供寶貴的優(yōu)勢，并改善工藝性能，其中包括:

加工效率

焊縫高度

焊接強度

焊接接縫的邊緣平滑度

同時有助于避免不好的物理影響，如熱影響區(qū)(HAZ)，飛濺，駝峰和焊接氣孔。

衍射光學(xué)元件基礎(chǔ)知識

衍射光學(xué)元件(DOEs)是平面的窗口片狀的相位元件，它使用蝕刻改變元件表面的微觀結(jié)構(gòu)，以便在通過元件照明的光劑中產(chǎn)生相位延遲，從而修改輸出光束。

一個好的衍射光學(xué)元件設(shè)計可以將光束塑造成幾乎任何想要的強度輪廓，從將光束分裂成具有與輸入光束相似特性的多光束，到任何想要的幾何分布、環(huán)形形狀或焦整形的平頂分布，甚至在同一光學(xué)元件上結(jié)合多種功能，提供定制的解決方案。

Holo/Or是第一家衍射光學(xué)元件制造商，在20世紀(jì)80年代末，他們提出將微電子制造工藝應(yīng)用于商業(yè)應(yīng)用的光學(xué)元件。從那時起，衍射光學(xué)元件市場日益增長，今天，他們可以為各種各樣的激光應(yīng)用提供的改進。

對于紅外系統(tǒng)中使用的衍射光學(xué)元件，DOE將制作在一種對紅外光譜透明的材料上，以實現(xiàn)高傳輸效率，并消除吸收。吸收會使元件升溫，導(dǎo)致缺陷，降低其功能。增透(AR)涂層也具有高質(zhì)量，以維持高紅外功率。

HOLO/OR為激光焊接提供了幾種不同的固定和可調(diào)DOE解決方案，包括：

Flexishaper–一種創(chuàng)新的解決方案，結(jié)合了2個DOE，可調(diào)節(jié)來自標(biāo)準(zhǔn)光纖激光器的能量的環(huán)光比，只需簡單地旋轉(zhuǎn)一個DOE即可。這種獨特的解決方案可應(yīng)用于單模和多模激光系統(tǒng)，以找到每個過程的最佳工作點。

紅外系統(tǒng)中的衍射光學(xué)元件，激光焊接應(yīng)用