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FOTRIC紅外熱像儀在光纖激光器測試上的典型應用

時間:2022-09-26 17:27:36

  FOTRIC熱像儀在光纖激光器測試方面有哪些應用?

  光纖激光器具有光束質量好、能量密度高、電光轉換效率高、散熱性好、結構緊湊、免維護、柔性傳輸等優點,廣泛應用于雕刻、打標、切割、熔覆、焊接、表面處理等材料加工領域,已成為激光技術發展主流方向和應用主力軍。

光纖激光器

  光纖激光器主要部件包括LD泵浦源、特種光纖、光纖耦合器、激光功率合束器、聲光調制器、光纖隔離器、激光功率傳輸光纜組件等。

光纖激光器結構

  ▲光纖激光器結構

  光纖激光器的整體電-光效率為30%~35%,大部分能量以熱能形式耗散掉。以1KW輸出功率光纖激光器為例,其耗散的熱功率超過2KW。因此,溫度控制直接決定激光器的品質和使用壽命。本文以泵浦源、合束器、光纖等為例,介紹FOTRIC熱像儀在光纖激光器研發與品控方面的典型應用。

  1、LD泵浦源檢測

LD泵浦源

  ▲LD泵浦源外觀

  單個LD芯片輸出的激光功率是有限制的,泵浦將多個LD芯片封裝在一起,實現輸出功率提升。比如常見的100W泵浦,包含數十個5W的LD芯片。

  泵浦的整體電-光轉換效率約40%,發熱量很大,而溫度直接影響芯片輸出的激光波長,需借助熱沉水冷降溫。

未封裝泵浦內部芯片的微觀熱分布(20μm微距鏡)

  ▲未封裝泵浦內部芯片的微觀熱分布(20μm微距鏡)

  說明:

  (a)泵浦內部溫度分布;(b)芯片與熱沉結合縫1與縫2的溫度分布對比;(c)縫1與縫2溫升變化趨勢對比。

  泵浦出廠前,需使用熱像儀做出廠檢測,降低泵浦被退貨的概率;相應的,光纖激光器廠家會使用熱像儀對每一個泵浦做來料質檢,退回不合格的泵浦,保證激光器的整機質量。

  泵浦的熱像檢測內容通常包括:殼體溫度、電源管腳焊點、尾套溫度、尾纖溫度等。

泵浦熱像檢測

  ▲泵浦熱像檢測

  說明:

  (a)泵浦殼體熱像圖,由于殼體是光滑金屬(如銅),發射率很低,應粘貼電工膠帶輔助測試,檢測標準是25℃環境溫度,25℃冷卻水循環,滿功率時溫度<45℃;(b)電源管腳焊點熱像圖;(c)套管熱像圖,最高溫不能超過80℃;(d)尾纖熱像圖,溫度不能超過45℃。

  2、合束器檢測

  合束器的作用是將N路泵浦的激光合成1路激光,實現激光器的高功率輸出。

合束器

  ▲合束器

  光纖激光器的光-光轉換效率約70%(N路泵浦激光轉換成激光器輸出激光的效率),合束器作為無源光學耦合器件,存在較大的光功率損耗,因此大功率的合束器需要強制冷卻。

  合束器出廠前,需使用熱像儀做出廠檢測,降低合束器被退貨的概率;同時,光纖激光器廠家會對合束器逐一做來料熱像檢測,檢測內容通常包括殼體溫度、入端(泵浦端)/出端光纖溫度等,以避免不合格的合束器影響激光器的整機質量。

合束器熱像檢測

  ▲合束器熱像檢測

  說明:

  (a)泵浦殼體熱像圖,由于殼體是光滑金屬(如銅),發射率很低,應粘貼電工膠帶輔助測試,溫度<45℃;(b)合束器光纖,最高溫度<45℃。

  3、雙包層光纖與熔接點檢測

  光纖激光器采用諸如雙包層光纖等特種光纖作為激光傳輸通道,通過熔接聯通泵浦、合束器等部件,是激光的內部傳輸通道。光纖會吸收部分激光能量引發溫升,溫度過高會加速老化,導致溫度高&rarr;老化加快&rarr;溫度更高的惡性循環,降低激光器的可靠性和使用壽命,因此需使用熱像儀檢測整段光纖,尤其是光纖熔接點溫度。

光纖熔接點溫度檢測

  ▲光纖熔接點溫度檢測

  4、激光反射保護驗證檢測

  隨著光纖激光器在金屬加工應用的日益普及,用戶們逐漸意識到光纖激光器的一個弱點:很容易受到來自金屬工件的背向反射激光的損壞。

  因此,高品質的光纖激光器需具備反射保護機制,并在出廠前模擬反向輸入一定功率的激光,以確保品質。熱像儀是其中一項檢測手段,反向測試中各部件的溫度原則上都不能超過45℃。

激光反射保護驗證檢測

  ▲激光反射保護驗證檢測

  測試光纖激光器,這里推薦使用FOTRIC 280專家級科研熱像儀:

FOTRIC 280專家級科研熱像儀
FOTRIC 280專家級科研熱像儀

  1、非接觸測溫,不影響被測物體;并采集整個畫面所有溫度點,自動捕捉全屏或區域最熱點,直觀看到問題點,高效率無盲區地查找問題;

  2、既可便攜使用,也可通過連接電腦,配合AnalyzIR軟件變身為在線熱像儀,錄制全輻射視頻掌握熱擴散路徑和溫升曲線,便于研發分析;

  3、支持分區域發射率設定,為同一畫面中的不同被測材料設置不同發射率,測溫更準確;

  4、支持溫度閾值、時間、持續時長等觸發,實現自動數據采集,提升工作效率;

  5、加配微距鏡,支持20&mu;m分辨能力,可檢查細小對象的溫度;

  6、功能強大的專業分析軟件,實現二維、三維、時域、溫差等多方位分析。

  以上就是關于FOTRIC熱像儀在光纖激光器測試上的典型應用的相關介紹。

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