什么是高反材料
高反材料一般指的是電阻率低,表面較為光滑,對近紅外激光吸收率低的金屬材料。下圖為常見的金屬材料的吸收系數,例如銅、鋁兩種常見金屬,對激光的吸收率低,多數都經材料表面而反射。多數場景下切割頭都是垂直或略微傾斜于材料,從而導致回返激光重新反射進激光器內,這就使得切割或焊接高反材料時激光器內部核心長期處于高溫狀態。
抗高反具體實施方案
在加工高反材料時,一旦出現過多的回返激光進入激光器內部時,會對激光頭或激光器本身造成一定的損傷,對于越高功率的設備,回返激光對設備本身的損耗也越大。當進行高反材料切割加工時,在材料未穿透情況下,會有較高功率的回返光返回至激光器內部,損壞激光器。針對以上問題,激光器廠商進行四級抗高反射光保護設計,同時將新增各項回返光監測功能,保證激光器在出現異常加工時的實時保護。
多重高反軟件監控設計
高反軟件保護主要就是高反監控防護,指在加工高反材質時,回返激光進入激光器光學系統時,為防止對內零部件造成損傷而采取的監控、防護等措施。
抗高反裝置雖然能保證激光器在某個回返激光功率閾值內仍可以正常工作而不會損壞,但超過此閾值后激光器仍會存在損壞風險,因此,為了確保回返激光過高時激光器能夠及時保護,多模塊高功率激光器產品內部加入了多重高反軟件保護設計:
輸出光纜高反保護設計
當回返光功率較高時,返回的激光會一部分沿原光路返回至輸出光纜光纖中,另一部分則會直接入射到輸出光纜前端,通過對回返激光傳輸問題的研究和監控功能集成化技術研究,我們在輸出光纜內部集成了包括光纜溫度監控、激光監控和回返光監控等多項檢測功能,用于對回返激光的實時監測。一旦回返激光功率超過了激光器所能承受的范圍時,激光器就會及時關閉出光并進行報警,保證激光器不會損壞,同時也能提醒客戶,此時加工存在異常。
合束及光學模塊高反保護設計
考慮到回返激光存在纖芯激光和包層激光兩種,除輸出光纜增加高反保護設計外,我們還在合束內部增加了高反檢測模塊,用來對反向傳輸激光功率進行檢測,并實時監控回返激光的功率大小。這種高反檢測模塊不僅能檢測到包層激光,還能檢測到纖芯激光,能夠有效的規避只檢測包層回返激光時,纖芯回返激光仍會導致激光器損壞的風險。一旦激光器內部存在較高的回返激光時,也能夠及時關閉激光并報警,保證激光器的安全可靠性。