紫外光纖激光器維修原理和發展前景

 

　　光纖激光器（Fiber Laser）是指用摻稀土元素玻璃光纖作為增益介質的激光器，光纖激光器可在光纖放大器的基礎上開發出來：在泵浦光的作用下光纖內極易形成高功率密度，造成激光工作物質的激光能級“粒子數反轉”，當適當加入正反饋回路（構成諧振腔）便可形成激光振蕩輸出。

 

　　紫外激光器

 

　　目前根據工作介質分，激光器可分為氣體激光器、固體激光器、半導體激光器和染料激光器4大類，還發展了自由電子激光器，大功率激光器通常都是脈沖式輸出。

 

　　1960年第一臺紅寶石激光器問世，1961年我國研制出第一臺激光器，開啟了激光器領域新篇章。激光具有方向性好、亮度高、單色性好、相干性好特征，經過了50多年時間，激光技術與應用發展快速，而其中全固態紫外激光器因體積小、壽命長、結構緊湊、維護方便等一系列優點成為激光技術發展前途的研究領域之一。

 

　　紫外激光器波長為355nm，光斑小、脈沖寬度窄、多波長、速度快、穿透好、熱量少、輸出能量大、峰值功率高及材料吸收好等特點，屬于冷光源，同時也被稱為“冷加工”，可以被材料較好的吸收，對材料的破壞也是較小的，相對常規CO2激光器和光纖激光器能夠滿足絕大多數工業精密加工要求。目前固體紫外激光器基于有的各種性能優勢被廣泛應用于各行各業，成為當前主流的工業級激光器之一。

 

　　固體紫外激光器出光原理

 

　　激光器必須具備以上三個部分，泵浦源、工作物質和光學諧振腔，用固體激光材料作為工作物質的激光器。工作物質在泵浦源的作用下發生粒子數反轉分布，成為激活物質，從而有光的放大作用，放大的光一部分反饋回來參加激勵，諧振腔產生振蕩，滿足一定條件后即可產生激光。

 

　　1、泵浦源：它的作用是給工作物質以能量，將原子由低能級激發到高能級的外界能量。通常可以有光能源、熱能源、電能源、化學能源等。

 

　　2、工作物質：激光器的核心，只有能實現能級躍遷的物質才能作為激光器的工作物質。

 

　　3、光學諧振腔：使工作物質的受激輻射連續進行；不斷給光子加速；限制激光輸出的方向。

 

　　激光器打標原理

 

　　激光打標是利用高能量密度的激光對工件進行局部照射，使表層材料汽化或發生顏色變化的化學反應，從而留下永久性標記的一種打標方法。激光打標可以打出各種文字、符號和圖案等，字符大小可以從毫米到微米量級，這對產品的防偽有特殊的意義。

 

　　聚焦后的極細的激光光束如同刀具，可將物體表面材料逐點去除，其先進性在于標記過程為非接觸性加工，不產生機械擠壓或機械應力，因此不會損壞被加工物品；由于激光聚焦后的尺寸很小，熱影響區域小，加工精細，因此，可以完成一些常規方法無法實現的工藝。

 

　　應用及發展

 

　　受3C應用市場的驅動，近兩年我國紫外激光器市場發展迅速。在經過2017年該市場呈現直線增長趨勢，2018年紫外激光器的市場需求量出現了小幅回落，受疫情影響，很多加工工業發展緩慢，2019年年開始緩慢增長，雖不及2017年的火爆，但相比2018年呈小幅增長態勢，側面反映了如今國內紫外激光器的應用及發展趨勢情況。

 

　　技術堡壘

 

　　紫外激光器作為工業加工主流方向，近幾年，紫外激光器的發展就像光纖激光器一樣，功率不斷提高，從最早的3 W、5 W，到10 W、15 W，再到30 W、40 W延伸。

 

　　鑒于工業應用對于激光加工效率和要求的不斷提高，5 W以上的納秒紫外激光器成為了市場新寵，因此功率高、窄脈寬、高重復頻率的中高功率納秒紫外激光器，能滿足不同客戶不同加工應用對紫外激光輸出功率的要求。

 

　　為了適應工業加工精度要求的提高，格鐳激光自主研發生產了固體紫外激光器，根據國內使用環境，本系列產品采用全風冷和水冷兩種形式，產品性能穩定，體積小，結構緊湊，功耗低。輸出激光束為基模，光束質量好，峰值功率高，能夠滿足絕大多數工業精密加工要求。

 

　　發展前景

 

　　受疫情的波及，很多加工業面臨著銷售難，復工緩慢等問題，但隨著5G時代到來，3C產業飛快發展，催生了FPC加工市場需求。隨著5G產業的進一步發展，以及各大電子產品制造商對柔性OLED顯示屏的追逐，催生了市場對FPC柔性線路板的需求迅猛增長，隨之而來對紫外激光器市場的需求也將得到快速增長。

 

　　國內激光市場處于快速發展的階段，此前國家已經陸續出臺利好政策扶持行業發展、未來，激光產業的發展十分重要，國家將出臺更好的政策。目前，我國激光器市場中國高產化率仍有上升空間。未來，在利好政策及市場發展的推動下，我國激光器市場國產化率將進一步提高。

 

　　隨著激光技術的進一步普及，應用，為了適應市場上對于激光器多種需求，激光器將逐漸走向系列化，組合化、標準化和通用化。

 

　　激光行業技術的逐漸升級，未來在電子制造業，通信行業、集成電路行業等領域的應用將不斷擴展，市場需求也將逐步攀升。

 

　　未來的工業化產品只會朝著便捷，集成的方向前進，激光器也是一樣，體積小，重量輕，電路與光路的集成，功率高，穩定性佳，因而高功率一體化機型成為必不可擋的發展趨勢。