Erwin Wagner, Raylase公司技術(shù)中心副主任

非常感謝有機(jī)會(huì)在2016亞歐國際工業(yè)激光峰會(huì)作演講報(bào)告。首先簡單介紹一下Raylase公司。公司位于德國，主要從事掃描振鏡的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)，Raylase算是一家中小公司，有100多名員工，包括在深圳設(shè)有分公司。

Raylase公司目前主要產(chǎn)品包括激光束偏轉(zhuǎn)單元、2-軸振鏡、3-軸振鏡、超高速掃描單元、控制卡、軟件等。

今天主要給大家探討一下超短脈沖激光器的應(yīng)用方案。超短脈沖激光具有良好的加工質(zhì)量與效率，然而在實(shí)際應(yīng)用中，元件配套的不合理，應(yīng)用方案的不適宜，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)量不理想，加工質(zhì)量不能很好地體現(xiàn)。 

 對增產(chǎn)的限制因素

1）工件上的熱量積累

超短脈沖激光器，加工鐵片, 1030nm, 6皮秒, 800千赫茲。 

圖中可見，隨著功率的增加，金屬片的加工效果就會(huì)變差。對于高質(zhì)量加工，能量輸入量與時(shí)間都是有限制要求的。你的激光系統(tǒng)功率應(yīng)用可能性介于(50-500W)。 

2）掃描系統(tǒng)的效率

目前很多用戶使用的掃描系統(tǒng)可能出現(xiàn)以下問題:

•最大掃描速度受到實(shí)際掃描振鏡的掃描頭的限制；

•高重復(fù)率的超快激光器在應(yīng)用中出現(xiàn)太高脈沖重疊；

•缺乏正確同步的所要求脈沖控制的超快激光器

掃描系統(tǒng)存在這樣的問題，會(huì)導(dǎo)致構(gòu)造、鉆孔、穿孔應(yīng)用效率比傳統(tǒng)技術(shù)還會(huì)慢了，沒有成本優(yōu)勢。沒有明顯的加工質(zhì)量優(yōu)點(diǎn)，設(shè)備成本高。接下來我為讀者提供2個(gè)提高產(chǎn)出量的解決方案： 

方案1：多光束掃描頭(MBS)

方案一MBS以及方案二UHSS 

這個(gè)方案的光學(xué)原理如下圖所示，使用光束分離器分離成若干光束，通過掩膜(mask)后，每一光束平行通過一個(gè)掃描頭。

衍射光學(xué)元件(DOE)

典型配置:

一維的：

?1x2 光斑

?1x6 光斑

?1x10光斑

二維的：

?4 x 4光斑

?10 x 10光斑

?14 x 14光斑

方案2：超高速掃描頭(UHSS)

這個(gè)產(chǎn)品是由兩個(gè)掃描頭、Y線振鏡、X校正振鏡、傳感器、F-theta等組成的，激光束通過偏轉(zhuǎn)鏡，進(jìn)入多邊形掃描組合，再進(jìn)過系列的過程，能夠提供精確的加工，滿足高端制造的需求。

有一個(gè)事情非常重要，就是激光輸出的頻率與掃描系統(tǒng)的配合。如下圖激光器頻率與掃描頭調(diào)節(jié)至同步。

UHSS的應(yīng)用

·太陽能電池制程

·鉆孔/穿孔

·Ablation消融

·表面構(gòu)造

另外，我們的這個(gè)產(chǎn)品還用于歐洲“地平線2020”項(xiàng)目No. 687613, TresClean；

超短脈沖激光器在金屬表面的高產(chǎn)出構(gòu)造；

激光重復(fù)率高達(dá)20 MHz；

激光功率達(dá)到1 KW (1030 nm) 或者 500 W (515 nm)。

以下是UHSS的一個(gè)加工案例

波長532 nm, f-255 物件, 場域160x160 mm

591 x 291 像素, 所需脈沖加工, 加工時(shí)間0.65秒

總結(jié)

超短脈沖激光器的高產(chǎn)出應(yīng)用掃描解決方案是可行的，并且具有明顯的加工優(yōu)勢，兩種掃描系統(tǒng)解決方案必須根據(jù)用戶的應(yīng)用需求來選擇，比如多光束解決方案就適用于一些復(fù)雜的材料加工。如有更多關(guān)于掃描振鏡系統(tǒng)的問題，可與我司聯(lián)系。謝謝！

整理：Johnny