近年來，消費類電子和5G等行業(yè)的發(fā)展對高反材料的精密焊接需求越來越旺盛，對長脈沖綠光激光器也提出了迫切需求。大族激光緊扣市場發(fā)展趨勢，展現(xiàn)激光領軍企業(yè)創(chuàng)新技術和最新作為：在國內(nèi)率先開展了大能量、高峰值的長脈沖綠光激光器研發(fā)，迅速突破峰值功率1kW的技術指標，并在該激光器平臺上開展了大量的應用工藝研究，改善國內(nèi)長脈沖綠光激光器應用工藝開發(fā)落后現(xiàn)狀。大族激光為該機型國內(nèi)首家可提供成熟的公司，目前已批量生產(chǎn)推向市場，已發(fā)往國內(nèi)、外客戶投產(chǎn)，形成批量訂單。
長脈沖綠光激光器具有單脈沖能量大、峰值功率高等優(yōu)點，非常適合于銅、金等高反材料的焊接。對于倍頻效率低的問題，我們進行了激光器諧振腔設計及倍頻晶體熱沉結構設計，為了保證輸出綠光的穩(wěn)定性，對激光器功率反饋系統(tǒng)進行了獨特設計。
激光器諧振腔結構對基頻激光的光束質(zhì)量、腔內(nèi)的光強分布、熱穩(wěn)定性具有決定性影響。當前固體激光器有多種諧振腔構型，如平平腔、凹凸腔、望遠鏡腔等。要獲得高效倍頻，通常要求入射到倍頻晶體上的基頻激光具有高的光束質(zhì)量、低的發(fā)散角和高的峰值功率密度。
整機設計開發(fā)的綠光激光器是基于大族激光成熟的燈泵浦激光器平臺,望遠鏡諧振腔可以在緊湊的諧振腔結構下獲得優(yōu)異的光束質(zhì)量?？s束一側全反鏡表面的光束尺寸較凹凸腔寬，利于避免全反鏡片的損傷及減小入射到倍頻晶體上的發(fā)散角。
諧振腔結構參數(shù)的設計對于激光器工作過程中的熱穩(wěn)定性有較大影響，大族激光開展了諧振腔結構參數(shù)的設計及優(yōu)化工作，通過嚴格計算和實驗研究，開發(fā)了一套具有優(yōu)異熱穩(wěn)定性的諧振腔結構。該激光器整機系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，獲得的激光倍頻效率大于35%。在未輔助功率反饋控制的情況下，輸出綠光仍能保持功率穩(wěn)定性。
內(nèi)部光路結構圖
激光器輸出功率和能量穩(wěn)定性對于激光焊接工藝的穩(wěn)定性具有重要影響，是綠光激光器能夠?qū)崿F(xiàn)批量化工業(yè)應用的前提條件之一。大族激光獨立開發(fā)了輸出激光直接探測的反饋系統(tǒng)，通過對反饋光路的優(yōu)化和反饋控制電路的重新設計，獲得了較高反饋精度，整機的輸出功率穩(wěn)定性達到了±1.5%。倍頻效率對激光器安全工作至關重要，為避免激光器的器件損傷或失調(diào)導致系統(tǒng)損壞，在功率反饋系統(tǒng)中集成了激光器狀態(tài)的自檢功能。
在檢測到系統(tǒng)工作狀態(tài)異常條件下，自動切斷激光器并發(fā)送報警信號。例如，自檢功能可檢測到整機在運輸過程中內(nèi)部光路的振動是否對整個光路造成影響，以及在激光器輸出能量出現(xiàn)異常時，自動報警提醒。這大大降低了器件損傷的概率，提升了系統(tǒng)工作可靠性和經(jīng)濟實用性。
紫銅對綠光的吸收率達40%（對紅光約為5%）
鋼鐵對綠光的吸收率達50%（對紅光約為38%）
金對綠光的吸收率達30%（對紅光約為5%）
實際應用案例
（a）純金樣品 （b）25x （c）100x
焊接要求：純金對接，強度高，焊縫表面光滑，無氣孔、飛濺、凹坑等缺陷。
焊接難點：純金對傳統(tǒng)的紅外激光吸收極低，傳統(tǒng)激光焊接容易產(chǎn)生飛濺，焊點大小不均、表面粗糙。
從左到右： 0.1mm厚紫銅與0.1mm厚紫銅
0.1mm厚紫銅與0.2mm厚鋁合金
手機連接片點焊-黃銅
采用綠光激光分別對0.1mm厚紫銅與0.1mm厚紫銅搭接焊，以及0.1mm厚紫銅與0.2mm厚鋁合金搭接焊。焊后表面無需清理，無飛濺產(chǎn)生，焊點大小均勻，焊點成型好，焊接質(zhì)量高，同時，在焊接過程中保持穩(wěn)定，所需能量也更低。
綠光激光器可極大改善激光焊接在金銀銅等高反材料中的效果，是特種波長激光器領域中十分有潛力的?個分支方向。在日常的應用中，除了用于高反材料的焊接，如銅、鋁、金、銀，此款產(chǎn)品還應用于醫(yī)療設備電子、手機通訊、電子元件、汽車配件等行業(yè)。
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