[轉(zhuǎn)載]激光快速成型系統(tǒng)新型能量源的研究 [復(fù)制鏈接]

引言 } R!-*Wk  
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現(xiàn)有激光快速成型系統(tǒng)使用的激光光源大都是氣體激光器。氣體激光器具有體積大、可靠性差、壽命短、光譜固定不可選等缺點(diǎn)，因而我們要研究新型的能量源。與氣體激光器和其他固體激光器相比，半導(dǎo)體激光器具有體積小，功耗低，壽命長(zhǎng)，光譜可選等優(yōu)點(diǎn)而成為許多領(lǐng)域如固體激光器的泵浦、激光打印、掃描、顯示、數(shù)據(jù)存取、遙感、光通信等的重要光源。而另一種國(guó)際上近來(lái)發(fā)展的可應(yīng)用于快速成型技術(shù)的激光器-光纖激光器具有散熱面積大、光束質(zhì)量好、體積小巧等優(yōu)點(diǎn)，也已在高精度激光加工、光通信、激光雷達(dá)系統(tǒng)、空間技術(shù)、激光醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到應(yīng)用。  ?1?D[7$  
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1 高功率半導(dǎo)體激光器線陣 gm~Ka%O|F  
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高功率半導(dǎo)體激光器線陣是由分立的激光源經(jīng)過(guò)特殊加工方法形成一定間距的發(fā)光陣列，所發(fā)激光束經(jīng)快軸、慢軸準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直后，保證在前方工作平面上形成一條一定寬度的激光束;兩排這樣的線陣交叉補(bǔ)償組合形成一連續(xù)的線陣能量源。各激光源由微機(jī)控制，其發(fā)光與否可實(shí)現(xiàn)激光束的變長(zhǎng)線。 I&Q.MItW  
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1.1 微透鏡準(zhǔn)直器 7].
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如圖1所示，高功率半導(dǎo)體激光器出射光束的發(fā)散角大，慢軸方向約為10°，快軸方向則可達(dá)40°。另外，它的發(fā)光面尺寸大，慢軸方向可達(dá)150μm甚至200μm，大于光纖端面尺寸，所以提高光纖禍合效率尤其困難。只有使用非球面透鏡將激光光束匯聚到光纖輸人端，才能提高禍合效率。德國(guó)LIMO 公司使用微柱面透鏡陣列對(duì)線陣半導(dǎo)體激光器(laser bar)進(jìn)行光纖藕合。其中快軸方向使用一條狀平凸柱面透鏡，慢軸方向使用一微柱面透鏡陣列。如圖2所示，其中1為半導(dǎo)體激光器線陣，2為快軸準(zhǔn)直器，3為慢軸準(zhǔn)直器。準(zhǔn)直后的剩余發(fā)散角可按下面公式進(jìn)行計(jì)算。 6DqV1'  
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式中 : α為準(zhǔn)直后的剩余發(fā)散角;d為激光元出射尺寸;NA為孔徑光欄直徑;somax為微透鏡陣列到激光元出射面的最大距離;K為激光束功率下降到中心1/d2值的直徑所對(duì)應(yīng)的發(fā)散角。 rD<G_%hP  
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1.2 激勵(lì)電源
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采用精密大電流可調(diào)電流源與限流功率開(kāi)關(guān)組成的激勵(lì)電源。要求低導(dǎo)通電阻、高響應(yīng)速度和有防浪涌限流保護(hù)。目前，商品化的半導(dǎo)體激光器線陣(激光二極管厘米條)激光元并聯(lián)連接，均由專用的大電流恒流電源供電。如OPTO POWER公司的40W半導(dǎo)體激光器線陣可用OPCPS4005電源提供高達(dá)50A的電流，但無(wú)法獨(dú)立驅(qū)動(dòng)。.對(duì)于能分別驅(qū)動(dòng)的高功率半導(dǎo)體激光器線陣而言，每個(gè)激光元功率不到1W，僅需小于2A驅(qū)動(dòng)電流。國(guó)外市場(chǎng)有相應(yīng)的商品電源，如THORLAB公司的LD3000模塊，可提供最大為2.5A的恒流電流，具有保護(hù)激光器的慢啟動(dòng)功能，和外接電流控制端，線陣的每一個(gè)激光元可用一個(gè)模塊來(lái)驅(qū)動(dòng)，但成本較高。 eyBLgJt8P  
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2 高功率光纖激光器線陣 \_}Y4  
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