长飞公司：激光器用光纤与器件解决方案--中高功率传能光纤组件

3/12/2018,一、行业背景
   作为20世纪科学技术发展的重要标志和现代信息社会光电子技术的支柱之一，激光技术和激光产业的发展受到了全世界的广泛重视。其中，作为激光技术的重要应用，激光加工已全面深入传统工业，并促使传统工业制造技术不断更新升级。如今，激光加工已具备对各种材料进行切割、焊接、打孔、刻划、清洗及熔覆等处理的能力，并具备传统工艺所没有的处理精度佳、处理效率高及质量优异等特点。
   作为激光器与待加工材料的纽带，传能光纤组件在激光加工过程中必不可少。它实现了激光的柔性传输，将激光精准地导入到待处理区域，是精密加工的重要一环。

二、长飞公司传能光纤组件规格
   根据应用不同，连接器类型选择不同，工业应用主要为HP-SMA与YLD80光纤连接器两大类（如图1所示），各类中又根据传输功率的不同有带水冷及不带水冷两种类型，并且为了进一步提高散热等功能，YLD80光纤连接器还分为带蓝宝石与不带蓝宝石两种。
 


长飞光纤光缆股份有限公司（以下简称长飞公司）基于市场应用，开发了系列传能光纤组件。基本规格型号如表1。



三、长飞公司传能光纤组件特点
1）完善的传能光纤组件方案
   传能光纤组件的主要部件是其中的传能光纤及相应的光纤连接器。长飞公司作为技术领先的特种光纤研发及生产厂商，可以针对不同应用及所需传输激光的特点，选择或研发适用的光纤并选配相应的光纤连接器。表2就半导体激光器应用，给出了最高激光传输功率的建议供客户作为选择依据。在光纤激光器的激光传输中，相同芯径的光纤在QBH连接器的配合使用下，所传输的最高激光功率可以更高。
 


2）高激光传输效率及温度稳定性
   传能光纤组件在高功率条件下的功率传输和温度稳定性是应用关注的重点，实验选取纤芯600μm的光纤，配蓝宝石YLD80光纤连接器做成组件，1064nm激光初始入射功率550W，并就下述条件对传能光纤组件进行8小时不间断脉冲激光传输测试，测试结果如图2所示。
 


   8小时内组件的平均输出功率为500.0±5.7W，传输不稳定度小于1.5%，激光传输效率92%以上。在传输稳定一段时间后，组件连接器的温度稳定在41℃。可见，长飞公司开发的这款传能光纤组件激光传输性能优异，使用稳定可靠。
3）激光加工处理效果优异
   以激光焊接为例，该验证使用IPG激光器，某组参数下整机测试时，长飞公司和国外某友商光纤类结构200μm纤芯传能光纤组件的整机测试时，单脉冲能量几乎一致。表3是激光焊接实际验证中，两种光纤焊接指标对比。


 
   长飞公司和国外某友商公司类结构200μm纤芯传能光纤组件在焊斑形状及焊斑半径两个指标上相近，在熔深指标上，长飞光纤略低于国外某友商光纤，但因这种差异较小，在实际使用中影响甚微。
   除了常规的单芯传能光纤组件，长飞公司还开发了多芯集束传能光纤组件（图3）。该多芯集束传能光纤组件采用特制插芯制成，同时改进的技术工艺还可以防止集束高功率产生的高温负面影响。根据客户的实际使用需要，我们还能提供矩形或正方形等集束产品。长飞公司将坚持“客户、责任、创新、共赢”的价值观，为激光传能市场提供高效的解决方案。