光纖激光器用于顯微機(jī)械加工

發(fā)布時(shí)間：2012-07-19 | 來(lái)源：星鴻藝激光焊接運(yùn)營(yíng)部 | 分享：

光纖激光器用于顯微機(jī)械加工,應(yīng)用于顯微機(jī)械加工 ,對(duì)于需要優(yōu)異模質(zhì)量和高聚焦性能來(lái)實(shí)現(xiàn)小形體尺寸的顯微機(jī)械加工工藝，這些新型激光器能夠?qū)崿F(xiàn)商業(yè)應(yīng)用。多年來(lái)，脈沖 Nd:YAG激光一直是金屬精密切割、精細(xì)焊接和鉆孔的首選。在1微米波長(zhǎng)附近，與同等二氧化碳激光器相比，其聚焦光學(xué)鏡更小，更簡(jiǎn)單，光纖激光打標(biāo)機(jī)而且可以實(shí)現(xiàn)更小的光點(diǎn)尺寸。超精密顯微機(jī)械加工對(duì)更高效、小巧、高光束質(zhì)量激光器的需求推動(dòng)了光纖激光器開(kāi)發(fā)工作的快速增長(zhǎng)。這些激光器在IR光譜區(qū)附近工作，與傳統(tǒng)激光相比具有多種優(yōu)勢(shì)，而且在實(shí)現(xiàn)新的顯微機(jī)械加工應(yīng)用方面具有更大潛力。
  醫(yī)療行業(yè)是激光微切割最重要的應(yīng)用領(lǐng)域之一，光纖激光正在逐步替代脈沖燈泵Nd:YAG激光。由于以下兩個(gè)基本原因，醫(yī)療設(shè)備一般很小：一是它們通常需要安裝到狹小區(qū)域；二是其制作材料昂貴，減少尺寸也就是降低成本。能夠在僅有幾微米區(qū)域工作的激光器是精巧、昂貴設(shè)備的理想解決方案。醫(yī)療設(shè)備行業(yè)對(duì)微切割需求最強(qiáng)烈的應(yīng)用可能是支架切割。支架是一種永久插入動(dòng)脈的纖細(xì)、格狀金屬管。其有助于擴(kuò)張動(dòng)脈，疏通血流。這種插入到患病冠狀動(dòng)脈中的圓柱形金屬支架，能使血液恢復(fù)充分流通。支架所用材料包括316L不銹鋼或鎳鈦合金（形狀記憶合金）。管的典型直徑為1～10毫米，壁厚約 100微米。關(guān)鍵是切口寬度要小（20～30微米），這就要求光纖激光器需提供較高的光束質(zhì)量與激光功率穩(wěn)定性。激光切割(laser cutting)必須具有較高的表面質(zhì)量，較小的熱影響區(qū)域，而且無(wú)殘?jiān)�。圖2是經(jīng)過(guò)切割與超聲波清洗器清洗后的典型支架SEM顯微圖。利用100W光纖激光器可以實(shí)現(xiàn)超高輪廓精度（<5微米）的無(wú)殘?jiān)�切割（寬度�?0微米）。采用單模激光輸出以及氮?dú)廨o助氣體，切割厚度為0.5毫米的316L不銹鋼的典型速度大約為 5米／分鐘。氧氣和氮?dú)庵�間的不銹鋼切割速度對(duì)比圖。相關(guān)切割數(shù)據(jù)來(lái)自GSI 100W單模光纖激光器。
 光纖激光器也是SMT模板制作的理想選擇。可以在厚度為250～500微米的不銹鋼中制作各種形狀的精密輪廓。
  除了適用于黑色金屬和非金屬薄片，光纖激光器在切割厚的多晶硅（硅片）方面也頗具優(yōu)勢(shì)。多晶硅材料非常脆，在激光切割(laser cutting)過(guò)程中極易破裂。迄今，脈沖燈泵Nd:YAG已經(jīng)成功用于切割此類(lèi)材料。最初采用單模100W光纖激光器在 GSI上進(jìn)行的切割實(shí)驗(yàn)在切割速度、切割邊角質(zhì)量和細(xì)裂紋（長(zhǎng)度約10～15微米）方面取得了非常令人振奮的成果。這和采用脈沖Nd:YAG激光源十分接近，只是因?yàn)闂l紋比Nd:YAG激光器差幾個(gè)數(shù)量級(jí)，從而在邊緣質(zhì)量方面僅稍遜一些。

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