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光纤激光器红外热像仪解决方案
发布时间:2022/6/23 10:43:55

■背景概述

光纤激光器(Fiber Laser)是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器,在泵浦光的作用下光纤内极易形成高功率密度,造成激光工作物质的激光能级“粒子数反转”,当适当加入正反馈回路,构成谐振腔,便可形成激光振荡输出。
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。
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。

客户需要解决什么问题

光纤激光器的各个模块是由光纤连接的,在输出激光的过程中,过高的温度会导致设备的使用寿命降低,甚至直接引起设备起火,为了保证光纤激光器的安全运行,需要解决以下几个问题: 

◆如泵源温度不能超过45℃,出厂前需要对泵源做出厂检测; 

◆合束器帮助激光器实现高功率输出,大功率的合束器需要强制冷却,出厂前要对合束器逐一做来料热像检测; 

◆光纤焊接点温度过高会加速老化,需检测整段光纤尤其是光纤熔接点温度;

◆在光纤来料检测中,需检测光纤本体的镀膜是否完好

■当前的解决方案及弊端
1. 使用热电偶测温很准确,但只能测试点或几个点的温度,无法捕捉高温点,并且热电偶存在温度惯性,采集的温度与实际温度有滞后; 
2. 红外测温枪使用方便,但不能同时测试多个点,被测温的部位很小,温度会被平均,不能高效直观地看到问题点。
■FOTRIC解决方案
光纤激光器的整体电-光效率为30%~35%,有些可达到40%,大部分能量以热能形式耗散掉,针对光纤激光器的光纤焊点、耦合点等各个厂家都有严格的规定,如最高不能超过45℃。若超过设定的最高温度,将影响光纤激光器的品质和使用寿命,甚至在长时间使用中,光纤激光器发生自燃,引发事故。

01激光器焊点质检
在生产和研发中都需要关注焊点与设备的温度。以生产为例,一台功率在1000瓦的设备生产一般要50小时左右,上面有7~8个焊点,在恒温25℃的环境中测试,设备功率从100、200、300逐级增加到1000瓦最大功率。使用热像仪监测所有点的温度,可以精准测温,及时知晓温度值是否在正常范围内。

02检测合束器
光纤激光器存在较大的光功率损耗,大功率的合束器需要强制冷却,光纤激光器厂家会在合束器出厂前,使用红外热像仪对合束器逐一做来料检测,使用FOTRIC热像仪可以精准检测壳体温度、端(泵浦端)/出端光纤温度等,避免不合格的合束器影响激光器的整机质量。

03泵浦源质量检测
泵浦的整体电-光转换效率约40%,有些能达到50%,发热量很大,而温度直接影响芯片输出的激光波长,使用FOTRIC热像仪对泵浦源进行壳体、电源管脚焊点、尾套、尾纤等温度检测,保证整体质量,降低被退货的概率。


04检查镀膜破损
光纤来料检测时用激光器打入激光,如果有镀膜破损的地方会漏光产生高温,使用FOTRIC热像仪就可以快速查看整个光纤表面是否有镀膜破损的情况,确定设备的缺陷点,提高检查效率,保障设备的安全。

05激光反射保护验证检测
高品质的光纤激光器需具备反射保护机制,光纤激光器在出厂前会进行模拟测试,反向输入一定功率的激光,反射保护测试中各部件的温度原则上都不能超过45℃,其中红外热像仪是确保其品质的有效检测手段。


■优 势
● FOTRIC热像仪不接触光纤和模块,测量方便,不影响被测物体的正常运作; 
● FOTRIC热像仪采集整个画面的温度点,自动捕捉全屏或区域最热点,可以直观看到问题点,高效率无盲区的查找问题; 
● FOTRIC热像仪满电情况下使用时间可达10小时,完全满足生产测试使用; 
● FOTRIC热像仪可连接电脑,配合AnalyzIR专业软件变身为在线热像仪,搭配实验台或三脚架可以监测整个过程,并且可以生成温度时间曲线,便于研发分析。

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