易集成、易維護(hù)和易操控是過(guò)去十年工業(yè)激光器技術(shù)成熟的重要標(biāo)志，也是工業(yè)激光器得以廣泛應(yīng)用的重要?jiǎng)右颉Ｔ诠饫w激光器大規(guī)模使用之前，YAG和CO2激光器是最常使用的工業(yè)激光器類型。
YAG和CO2激光器都是由分立光學(xué)器件通過(guò)鏡片光路組合而成，早期的集成難度大，維護(hù)成本高，操控維度低。經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)和供應(yīng)鏈的發(fā)展，如今此類激光器在中低功率段的產(chǎn)品，很多激光設(shè)備產(chǎn)商只需要采購(gòu)核心部件和電源就可以自行集成，而且可靠性和操控性也大大提升。
圖1 （上）Nd:YAG和（下）光纖激光器的構(gòu)造對(duì)比
在主要的工業(yè)光纖激光器品類中，按照操控的復(fù)雜度而言，可調(diào)納秒脈沖激光器（俗稱MOPA激光器）最高，超快脈沖激光器次之，連續(xù)（準(zhǔn)連續(xù)/QCW）激光器相對(duì)簡(jiǎn)單。連續(xù)激光器一般只需要調(diào)節(jié)平均功率和使用調(diào)制功能，QCW激光器在某些精細(xì)的加工中會(huì)用到模擬量控制功率曲線。超快脈沖激光器主體部分基本是處于穩(wěn)定工作狀態(tài)，出光的時(shí)序和幅值主要通過(guò)末端的聲光調(diào)幅開(kāi)關(guān)來(lái)完成，有時(shí)需要脈沖串輸出，補(bǔ)償振鏡或者平臺(tái)在曲線軌跡的加減速問(wèn)題會(huì)用到位置同步輸出（PSO）。MOPA激光器采用電直調(diào)種子源，工作過(guò)程中除了平均功率，脈寬、重頻都有很大的調(diào)節(jié)范圍，而且還需要在不同參數(shù)圖層之間完成高速切換。
圖2 （左）準(zhǔn)連續(xù)激光器的波形編輯和（右）超快脈沖激光器的PSO
工業(yè)激光器的控制方式大體可以分為三類：模擬量、數(shù)字量和軟件指令，同時(shí)輔之以一些開(kāi)關(guān)信號(hào)。在連續(xù)激光器中，通常采用模擬量直接控制激光器功率，輔助以開(kāi)關(guān)信號(hào)控制激光通斷。在MOPA激光器中，通常是采用打標(biāo)卡DB25接頭的數(shù)字量來(lái)控制激光輸出參數(shù)，通過(guò)多個(gè)引腳信號(hào)的時(shí)序關(guān)系來(lái)實(shí)現(xiàn)高速的參數(shù)切換。超快激光器通常用軟件指令控制激光器參數(shù)，輔之以GATE和PSO信號(hào)來(lái)控制最終的輸出脈沖。
激光器一般是接收控制卡或者上位機(jī)的控制指令來(lái)工作。連續(xù)激光器配套的切割控制卡，MOPA脈沖激光器配套的打標(biāo)控制卡是目前比較成熟的產(chǎn)品。但是，以打標(biāo)控制卡為例，市面上仍然存在十幾個(gè)不同品牌的控制卡產(chǎn)品，或通用或?qū)Ｓ茫瑐?cè)重于不同的性能需求。這些打標(biāo)卡大部分都是通過(guò)DB25接口控制激光器，遵循的控制標(biāo)準(zhǔn)類似，但是實(shí)踐中這些控制卡的時(shí)序信號(hào)還是存在微小的差異，不加注意，仍然可能造成激光器工作異常，需要仔細(xì)排查。
大部分激光器公司都會(huì)隨產(chǎn)品配置有用戶界面軟件，用于配置激光器參數(shù)和監(jiān)控激光器狀態(tài)，以及在激光器出現(xiàn)故障的時(shí)候做遠(yuǎn)程診斷。圖3是光至科技MOPA脈沖激光器所用的GUI軟件，方便客戶快速設(shè)置激光器工作模式，同時(shí)可以看到激光器實(shí)際工作的狀態(tài)參數(shù)，軟件下方的“提示信息”方便工程師診斷激光器的工作信息。如果您有相關(guān)問(wèn)題，還可以點(diǎn)擊上方“聯(lián)系我們”找到聯(lián)系方式。
圖3 光至科技的MOPA激光器GUI控制軟件
武漢光至科技有限公司是一家定位于服務(wù)精密制造的先進(jìn)光源供應(yīng)商。公司產(chǎn)品包括可調(diào)納秒MOPA脈沖系列、光纖超快激光系列以及各種科研定制光源。公司激光器廣泛應(yīng)用于3C/5G、動(dòng)力電池、光伏等精密制造領(lǐng)域，歡迎廣大客戶咨詢合作。
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