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涨知识,热像用于光纤激光器测试!

  2019年08月19日  

  光纤激光器热像测试.mp3来自FOTRIC热像科技00:0004:24光纤激光器具有光束质量好、能量密度高、电光转换效率高、散热性好、结构紧凑、免维护、柔性传输等优点,广泛应用于雕刻、打标、切割、熔覆、焊接、表面处理等材料加工领域,已成为激光?#38469;?#21457;展主流方向和应用主力军。

  光纤激光器主要部件包括LD泵浦源、特种光纤、光纤耦合器、激光功率合束器、声光调制器、光纤隔离器、激光功率传输光缆组件等。

  ▲光纤激光器结构

  光纤激光器的整体电-光效率为30%~35%,大部分能量以热能?#38382;?#32791;散掉。以1KW输出功率光纤激光器为例,其耗散的热功率超过2KW。因此,温度控制直接决定激光器的品质和使用寿命。本文?#21592;?#28006;源、合束器、光纤等为例,介绍FOTRIC热像仪在光纤激光器研发与品控方面的典型应用。

1、LD泵浦源检测

  ▲LD泵浦源外观

  单个LD芯片输出的激光功率是有限制的,泵浦将多个LD芯片封装在一起,实?#36136;?#20986;功率提升。?#28909;?#24120;见的100W泵浦,包含数十个5W的LD芯片。

  泵浦的整体电-光转换效?#35797;?0%,发热量很大,而温度直接影响芯片输出的激光波长,需借助热沉水冷降温。

  ▲未封装泵浦内部芯片的微观热分布(20μm微距镜)

  说明:

  (a)泵浦内部温度分布;(b)芯片与热沉结合缝1与缝2的温度分?#32423;员?(c)缝1与缝2温升变化趋势?#21592;取?/FONT>

  泵浦出厂前,需使用热像仪做出厂检测,降低泵浦被退货的概率;相应的,光纤激光器厂家会使用热像仪对每一个泵浦做来料质检,退回不合格的泵浦,保证激光器的整机质量。

  泵浦的热像检测内容通常包括:壳体温度、电源管脚焊点、尾套温度、尾纤温度等。

  ▲泵浦热像检测

  说明:

  (a)泵浦壳体热像图,由于壳体是光滑金属(如铜),发射率很低,应?#31243;?#30005;工胶带辅助测试,检测标?#38469;?5℃环境温度,25℃冷却水循环,满功率时温度<45℃;(b)电源管脚焊点热像图;(c)套管热像图,最高温不能超过80℃;(d)尾纤热像图,温度不能超过45℃。

2、合束器检测

  合束器的作用是将N路泵浦的激光合成1路激光,实现激光器的高功率输出。

  ▲合束器

  光纤激光器的光-光转换效?#35797;?0%(N路泵浦激光转换成激光器输出激光的效率),合束器作为无源光学耦合器件,存在较大的光功率损耗,因此大功率的合束器需要强制冷却。

  合束器出厂前,需使用热像仪做出厂检测,降低合束器被退货的概率;同时,光纤激光器厂家会对合束器逐一做来料热像检测,检测内容通常包括壳体温度、入端(泵浦端)/出端光纤温度等,?#21592;?#20813;不合格的合束器影响激光器的整机质量。

  ▲合束器热像检测

  说明:

  (a)泵浦壳体热像图,由于壳体是光滑金属(如铜),发射率很低,应?#31243;?#30005;工胶带辅助测试,温度<45℃;(b)合束器光纤,最高温度<45℃。

3、双包层光纤与熔接点检测

  光纤激光器采用诸如双包层光纤等特种光纤作为激光传输通道,通过熔接联通泵浦、合束器等部件,是激光的内部传输通?#39304;?#20809;纤会吸收部分激光能量引发温升,温度过高会加速老化,导致温度高→老化加快→温度更高的恶性循环,降低激光器的可靠性和使用寿命,因此需使用热像仪检测整段光纤,尤其是光纤熔接点温度。

  ▲光纤熔接点温度检测

4、激光反射保护验证检测

  随着光纤激光器在金属加工应用的日益普及,用户们逐渐意识到光纤激光器的一个弱点:很容?#36164;?#21040;来自金属工件的背向反射激光的损坏。

  因此,高品质的光纤激光器需具备反射保护机制,并在出厂前模拟反向输入一定功率的激光,以确保品质。热像仪是其中必要的检测手段,反向测试中各部件的温度原则上都不能超过45℃。

  ▲激光反射保护验证检测

  测试光纤激光器,推荐使用FOTRIC 280专家级科研热像仪:

  1、非接触测温,不影响被测物体;并采集整个画面所有温度点,自动捕捉全屏或区域最热点,直观看到问题点,高效率无盲区地查找问题;

  2、既可便携使用,?#37096;?#36890;过连接电脑,配合AnalyzIR软件变身为在线热像仪,录制全辐射视频掌握热扩散路径和温升曲线,便于研发分析;

  3、支持分区域发射率设定,为同?#25442;?#38754;中的不同被测材料设置不同发射率,测温更精准;

  4、支持温度阈值、时间、?#20013;?#26102;长等触发,实现自动数据采集,提升工作效率;

  5、?#20248;?#24494;距镜,支持20μm分辨能力,可检查?#24863;?#23545;象的温度;

  6、功能强大的专业分析软件,实现二维、三维、时域、温差?#28909;?#26041;?#29615;?#26512;。

标签:FOTRIC FOTRIC 280专家级科研热像仪我要反馈
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