■背景概述
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,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。
光纖激光器具有光束質量好、能量密度高、電光轉換效率高、散熱性好、結構緊湊、免維護、柔性傳輸等優點,廣泛應用于雕刻、打標、切割、熔覆、焊接、表面處理等材料加工領域。
主要部件包括LD泵浦源、特種光纖、光纖耦合器、激光功率合束器、聲光調制器、光纖隔離器、激光功率傳輸光纜組件等。
■客戶需要解決什么問題
光纖激光器的各個模塊是由光纖連接的,在輸出激光的過程中,過高的溫度會導致設備的使用壽命降低,甚至直接引起設備起火,為了保證光纖激光器的安全運行,需要解決以下幾個問題:
◆如泵源溫度不能超過45℃,出廠前需要對泵源做出廠檢測;
◆合束器幫助激光器實現高功率輸出,大功率的合束器需要強制冷卻,出廠前要對合束器逐一做來料熱像檢測;
◆光纖焊接點溫度過高會加速老化,需檢測整段光纖尤其是光纖熔接點溫度;
◆在光纖來料檢測中,需檢測光纖本體的鍍膜是否完好
■當前的解決方案及弊端
1. 使用熱電偶測溫很準確,但只能測試點或幾個點的溫度,無法捕捉高溫點,并且熱電偶存在溫度慣性,采集的溫度與實際溫度有滯后;
2. 紅外測溫槍使用方便,但不能同時測試多個點,被測溫的部位很小,溫度會被平均,不能高效直觀地看到問題點。
■FOTRIC解決方案
光纖激光器的整體電-光效率為30%~35%,有些可達到40%,大部分能量以熱能形式耗散掉,針對光纖激光器的光纖焊點、耦合點等各個廠家都有嚴格的規定,如最高不能超過45℃。若超過設定的最高溫度,將影響光纖激光器的品質和使用壽命,甚至在長時間使用中,光纖激光器發生自燃,引發事故。
01激光器焊點質檢
在生產和研發中都需要關注焊點與設備的溫度。以生產為例,一臺功率在1000瓦的設備生產一般要50小時左右,上面有7~8個焊點,在恒溫25℃的環境中測試,設備功率從100、200、300逐級增加到1000瓦最大功率。使用熱像儀監測所有點的溫度,可以精準測溫,及時知曉溫度值是否在正常范圍內。
02檢測合束器
光纖激光器存在較大的光功率損耗,大功率的合束器需要強制冷卻,光纖激光器廠家會在合束器出廠前,使用紅外熱像儀對合束器逐一做來料檢測,使用FOTRIC熱像儀可以精準檢測殼體溫度、端(泵浦端)/出端光纖溫度等,避免不合格的合束器影響激光器的整機質量。
03泵浦源質量檢測
泵浦的整體電-光轉換效率約40%,有些能達到50%,發熱量很大,而溫度直接影響芯片輸出的激光波長,使用FOTRIC熱像儀對泵浦源進行殼體、電源管腳焊點、尾套、尾纖等溫度檢測,保證整體質量,降低被退貨的概率。
04檢查鍍膜破損
光纖來料檢測時用激光器打入激光,如果有鍍膜破損的地方會漏光產生高溫,使用FOTRIC熱像儀就可以快速查看整個光纖表面是否有鍍膜破損的情況,確定設備的缺陷點,提高檢查效率,保障設備的安全。
05激光反射保護驗證檢測
高品質的光纖激光器需具備反射保護機制,光纖激光器在出廠前會進行模擬測試,反向輸入一定功率的激光,反射保護測試中各部件的溫度原則上都不能超過45℃,其中紅外熱像儀是確保其品質的有效檢測手段。
■優 勢
● FOTRIC熱像儀不接觸光纖和模塊,測量方便,不影響被測物體的正常運作;
● FOTRIC熱像儀采集整個畫面的溫度點,自動捕捉全屏或區域最熱點,可以直觀看到問題點,高效率無盲區的查找問題;
● FOTRIC熱像儀滿電情況下使用時間可達10小時,完全滿足生產測試使用;
● FOTRIC熱像儀可連接電腦,配合AnalyzIR專業軟件變身為在線熱像儀,搭配實驗臺或三腳架可以監測整個過程,并且可以生成溫度時間曲線,便于研發分析。