此前，在日本橫濱舉行的“2021年光學與光子學國際展覽會”期間，濱松光電展示了由新開發的工業脈沖激光系統加工的樣品。據該公司提供的資料顯示，新脈沖激光系統的激光二極管泵浦激光器打破了過去的世界紀錄，最高脈沖能量達250J。
新激光系統的開發，源自日本新能源與工業技術開發機構（NEDO）支持的“下一代激光加工技術研究與開發”項目。新激光系統提高了激光介質的能量存儲能力和光束質量，并提供兩倍以上的能量放大能力，同時仍可以與當前的工業脈沖激光器保持相同的體積大小。
■濱松光電250J新激光脈沖系統，體積和現有激光加工系統差不多大
從該激光系統獲取和整合的加工數據，得以讓工程師建立起一個數據庫，通過使用人工智能的方式優化激光加工工藝。新系統不僅將簡化現有的激光加工流程，還將開辟能源、醫療和其他應用領域的新應用場景。
在未來的工業加工中，生產設備將與云端連接并實現自動化生產，使用人工智能技術將為企業最大程度節省人工成本。這些行業趨勢的變化為激光加工奠定了基礎。濱松光電認為，激光加工因其數字化控制的優勢，將成為未來工業智能制造的主要生產工具。
■激光介質由激光二極管模塊泵浦并儲存能量。當脈沖激光束通過激光介質時，它從激光介質接收能量并提高輸出功率
現在，用于材料加工和機械加工的激光器大致可分為兩類，一類是以恒定強度連續發光的連續波激光器；另一組是脈沖激光器，以非常短的時間間隔重復發射脈沖激光。連續波激光器多用于激光焊接和激光切割等熱處理任務，使其成為當前激光加工行業的主流工具。
另一方面，根據濱松光電的說法，脈沖激光器尚未廣泛應用的主要原因是開發高功率脈沖激光系統所需的高功率半導體激光器（激光二極管）和大尺寸激光介質尚未可用，同時增加了企業通過創建新系統突破加工瓶頸（例如最佳輻照時間和能量）的難度。
為了克服這些挑戰，濱松光電始終致力于開發高功率脈沖激光系統，作為“基于高亮度和高效下一代先進智能激光加工開發項目”的一部分，同時得到了日本新能源和工業技術發展機構支持。2019年，公司開發出脈沖能量為117J的工業脈沖激光器，采用4個激光二極管模塊和2個激光放大器，每個模塊配備6塊陶瓷激光介質。
此次發布的新工業脈沖激光系統，再度打破了原先的數據紀錄，將激光脈沖能力進一步提升至250J。下面的這張圖顯示了新系統的主要特征，包括系統波長1030nm、脈沖寬度30ns且可變。
■新激光系統的主要參數
據公司發布的公告顯示，與之前的系統相比，新激光系統的光能存儲容量大約增加了1倍。通過安裝由10個陶瓷盤組成的激光介質實現這一目標，每個陶瓷盤具有世界上最大的表面積，并針對激光介質進行了優化。
■新開發的脈沖激光放大器的結構
此外，濱松光電還重新評估和改進了放大器設計，使用了8個緊湊型激光二極管模塊。這樣做是為了提高激光介質的泵浦效率，將泵浦能力提高到原系統的兩倍左右。更為重要的是。改進之后還實現了高光束質量，使其具有良好的光聚焦特性。通過優化光學設計，在照射表面上獲得高度均勻的輸出分布。最終讓新開發的激光二極管泵浦激光器系統實現了目前最高的脈沖能量。
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