毫秒级高脉冲能量光纤激光器的时域脉冲整形

　　准连续（QCW）高脉冲能量光纤激光器已经成功拓展至灯泵浦激光器的“最后阵地“ 之一——高脉冲能量，低占空比激光加工领域。下图为150 W 准连续高脉冲能量光纤激光器，可在10 Hz 脉冲频率范围内提供15 J 单脉冲能量，脉宽10 ms，这也是灯泵浦激光器的典型脉宽。

　　试验结果表明，准连续（QCW）高脉冲光纤激光器不仅能够利用标准方形脉冲波形进行高质量的点焊，还能够切割厚度达到数毫米的高反材料，如铝板、铜板等。

　　试验

　　最近，准连续激光器在功能上又增添了新的选项——脉冲信号发生器（PSG）。脉冲信号发生器是一种复杂的激光控制软件包，能够对几乎不限数量的复杂的时间脉冲进行编程控制（如图1所示）。

　　事实上，时域脉冲控制在数年前就已经广泛用于灯泵浦激光器，在点焊应用中必不可少。这种需求最初源于人们希望激光脉冲在末端能够放缓下降梯度，以防止在重叠的激光点焊焊缝端部出现由伪锁孔塌陷所导致的多孔疏松。

图2 利用脉冲信号发生器（PSG）进行Eglise脉冲整形

　　与传统的灯泵激光器相比，光纤激光器的优点在于泵浦二极管的接通时间短得多，因此可以应用更短的脉宽增量或脉宽部分，从而形成更为复杂的脉冲波形。

　　脉冲整形能力在异种金属材料和高反金属材料的微焊接应用中至关重要。图2及图3为两个时域脉冲形状效果的对比。人们可以通过时域脉冲整形，改善凝固条件，并根据每个焊接应用的特点对单个脉冲进行精细调整。

　　总结

　　从图3中我们可以发现，在单个焊点中冷凝形成的同心波纹较少，焊点中心位置管线也较少，这表明较长的脉冲尾波使凝固过程减慢。全面的激光方案评估需要多方面的技术支持，在选择激光型号及光学配件之前，还需要综合考量项目的可行性、生产率等多方面因素。

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