蓝光的基本物理特性和激光器的设计特点，正带来前所未有的生产力。
过去2年疫情原因让很多人的空间移动受到限制，但无法受限的是人类与生俱来的奇思妙想和将其快速落地的能力。众所周知，世人苦蚊子久矣，夏夜里的“挑灯夜战”是很多人痛的领悟。一个国外博士DIY了一个高端杀蚊方式——利用计算机视觉精准定位，然后再用激光的热量将其一举歼灭。要知道，这位博士所用的激光器正是功率在1W左右，450nm波长的蓝光激光器！作为一种生活态度，制作手工饰品在欧美风靡已久。而利用蓝光激光进行激光雕刻、打标、切割，是其非常重要的新兴市场。特别是疫情以来，大家居家时间变得更多，家用消费品的需求也愈来愈大。而在国外，大家本就喜欢动手创作，如此，一个基于蓝光激光的DIY市场也随之发展起来，如今这股浪潮也正在影响国内。在国内，DIY的习惯正从最早的发烧友渗透到年青一代生活的方方面面，DIY饰品、服饰、家居装饰代表着主人的审美与情趣。据悉，蓝光激光雕刻、打标、切割的原理是利用激光的高方向性、高强度，通过光学系统把激光光束聚焦在加工物品上面，使加工物品的表面受到强大的热能而温度急剧增加，从而使该点因为高温而迅速地融化或者气化。然后配合激光头的运行轨迹，从而实现基于激光的DIY雕刻等。“在激光的雕刻等应用上，蓝光激光可以应用在非常多的材料，比如它适用各种金属、木材或者是我们平常穿的衣服布料以及各种类型的礼品，在其上刻上特殊的符号，会使这些物品显得更有意义，”艾迈斯欧司朗市场经理郑运强介绍道。特别是相比于其他光源，蓝光激光可以实现更小的光学或者说系统尺寸，同时也可实现更低的系统成本。因此利用蓝光激光雕刻、打标、切割非常适合对系统成本要求较高，对系统的尺寸要求较高的 DIY 消费市场。“当然，随着技术的更加成熟，蓝光激光在工业市场的应用也会越来越多。”据悉，目前正在开发的蓝光激光技术，有望在金属3D打印中，实现更快的打印速度、更高的打印分辨率和更好的打印质量。这正是由于金属的基本物理属性决定了其吸收电磁辐射的能力，而在数十种工业应用中重要的金属对蓝光的吸收能力要比红外光强得多。尤其是铜，它对蓝光的吸收能力是红外光的13倍。金属3D打印在本质上是小范围的连续焊接，金属粉末相当于焊料。金属粉末吸收激光能量后熔化，使其与相邻材料相连。而激光3D打印之所以具有吸引力，是因为激光在众多应用中具有独特的优势——其可以灵活地、无接触地将能量传输到精确的位置。而铜、金、铝合金等高反射金属，为红外激光3D打印带来了2个挑战：其一，当用高强度红外激光熔化金属粉末时，较小的粉末颗粒会大量被汽化，这就需要控制汽化颗粒的再沉积；其二，如果使用环形激光，在激光作用之前粉末预热会浪费大量能量。而正由于蓝光激光可以被大多数金属所吸收，因此只需较低能量即可实现可控的熔池，并将汽化降到最低。因此，与红外激光相比，蓝光激光3D打印能以较低的能量密度，打印更高密度的金属件。就在去年，3D打印机制造商Essentium与工业激光器专家NUBURU宣布合作开发一种基于蓝光激光的新型金属3D打印机，且于今年6月完成了首批交付。新设备旨在实现工业级金属部件的高分辨率以及高吞吐量制造，项目将以“多年、数百万美元”的协议进行开发。据合作伙伴称，该系统将适用于汽车、航空航天和国防等各种关键行业。蓝光激光器可实现的功率密度的持续增长导致其处理的应用范围相应增长，这些范围从消费电子、电池制造、电子交通等领域一路扩张，每个应用空间都利用了蓝光的基本物理特性和激光器的设计特点，带来前所未有的生产力。总的来说，蓝光激光器的采用是由2个主要特性驱动的：吸收的基本物理特性和提供高功率密度的激光设计。对清洁能源的日益重视推动着用于高密度便携式储能锂离子电池的生产。而要让锂离子电池充分普及，对金属材料铜的工业化加工尤为重要。但所有优良的导电材料同时也会传递热量，加上铜的高反射率，导致难以通过受控的方式来提供足够的能量使铜溶解。正是这样的挑战，让蓝光激光在工业材料加工应用中脱颖而出。自2017年问世以来，蓝光工业激光器的规格也在迅速提高，激光功率和亮度等关键指标快速提升，不断扩大其应用范围。早期的蓝光激光器多用于电池制造，众多的技术进步使蓝光激光可以与工业化的扫描系统集成，提高激光加工的质量和效率，因而促进消费电子的应用。而这些应用反过来又促进了电动汽车零部件连接工艺的发展，并将其应用于航空航天和医疗领域。艾迈斯欧司朗作为业内领先的光学解决方案厂商，对于蓝光激光的发展一直起着“奠基”和“推动”作用。“以大功率蓝光激光为例，我们推出了2个封装（TO56和TO90）的蓝光激光产品（如上图所示），光功率范围在2W-5W，均采用密封封装，具有业界最高等级的可靠性，”郑运强介绍道。TO56封装产品，PLPT5 447KA，是中功率产品的最优选择，它的发光孔径非常小，只有15μm，因此可以提供一流的光束性能，非常适合需要耦合到光波导、光纤或者是需要高光功率密度的应用场合。TO90封装产品，PLPT9 450LB_E，是高光功率密度产品，最高光功率可达5W，可以提供最佳的热阻跟性能，包括ESD保护，适合应用在高光功率密度的工业应用（非汽车应用）。同时，艾迈斯欧司朗跟产业链上下游的合作也从未停止。去年12月，激光器模块制造商Convergent Photonics基于艾迈斯欧司朗CoS封装形式的新型445nm蓝光激光二极管开发其最新激光器模块，这些激光器模块非常适用于高功率工业应用和中等功率医疗应用。今年1月初，全球领先的光学解决方案和光学设备制造商Crytur发布，其最新推出的MonaLIGHT激光模块是基于艾迈斯欧司朗的PLPT9 450LB_E这款蓝光激光二极管。据悉，该模块能够提供LED技术无法达到的峰值光强，高达7000cd，在光通量1100lm时，电光转化效率至少为80lm/W。而这样的合作和创新，也在随着蓝光激光的应用版图一起扩大。
上一篇：
大型激光装置脉冲波形调控技术
下一篇：
手持激光焊为何在厨卫行业中备受欢迎？
