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江苏大学一项激光加工技术获中国专利金奖

近日,国家知识产权局发布第二十四届中国专利奖授奖决定,江苏大学专利“一种用于多种叶片激光冲击的变形抑制夹具”(专利号ZL201910805376.2)喜获中国专利金奖。

此次共有83所高校获得中国专利奖,获金奖的高校仅有5所,其中西安交通大学有2个项目获得金奖,浙江大学、上海交通大学、北京化工大学和江苏大学各有1项金奖。
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江苏大学此次获得金奖的专利是由鲁金忠教授团队完成,其适用于多种具有不同叶根形式及安装角的叶片零件装夹定位,在提供可靠定位、保证装夹效率的同时提高夹具适用性,提高激光冲击强化精度以及冲击效率,提高了高端激光加工装备的科技水平,在航天设备制造、航空发动机、汽轮动力等领域广泛实施,取得了显著的经济效益,对行业发展具有较大的影响力。
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中国专利奖是由中国国家知识产权局和世界知识产权组织共同主办的,是中国唯一的专门对授予专利权的发明创造给予奖励的政府部门奖,设有中国专利金奖、银奖、优秀奖,中国外观设计金奖、银奖、优秀奖。

中国专利金奖、银奖、优秀奖从发明专利和实用新型专利中评选产生,金奖项目不超过30项,银奖项目不超过60项。中国外观设计金奖、银奖、优秀奖从外观设计专利中评选产生,金奖项目不超过10项,银奖项目不超过15项。

多年来,江苏大学始终秉承“知识产权产学研用一体化”发展模式,坚持知识产权创新引领发展,在全国高校率先开展专利分级管理、专利申请前评估。学校自2017年起开展高价值专利培育工作,对具有产业前瞻性技术研发和“卡脖子”关键技术进行高价值专利培育。截至目前,江苏大学已获得中国专利奖15项,其中金奖3项、银奖1项。


来源 : 江苏大学 发布时间 : 2023-07-25

神奇的"环形激光器"

环形激光器是一种有环形谐振腔的激光器。驻波激光谐振腔相比,这种环谐振器允许两种不同传播方向的光在腔内。

在许多情况下,单向运作(光传播只在两个可能的方向之一)是谐振腔内引入一个元件强制实现的,这将导致不同的传播方向有不同的损耗;这样可与偏振器件相结合形成法拉第旋转器(如激光晶体的布鲁斯特表面表面)。如果实现单向操作,那么在增益介质中没有驻波干涉图样(反射点附近除外),因此没有空间烧孔。因此,单频运作很容易实现。
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环形激光谐振腔,利用一个光学隔离器实现单向运作
尤其是固态体激光器、单向环形激光器的设计可以被认为是一种获得稳定的单频发射的标准方法。
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VERDI绿光激光器的连接照片
非平面环形振荡器
一种普遍的固态环形激光器叫做非平面环形振荡器,也叫做NPRO或者MISER。这是一个单片的激光设计,整个激光谐振腔只包含涂层的晶体。尽管这种晶体的制造比普通的激光晶体更复杂的,但是校准是相当容易的,而且这样的激光器非常稳定和有很好的鲁棒性。
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单片环形激光器的结构(NPRO或MISER)
也有一些具有环谐振器配置的光纤激光器。光纤环激光器作为锁模激光器通常比单频激光器更常见。常用的配置是8字形的激光器,包含一个非线性环形镜作为有效的可饱和吸收体。环几何结构不是为了避免空间烧孔效应,而是按照可饱和吸收体原则(非线性环形镜),也是脉冲整形所需。
还有一些环形激光器,如用于光学陀螺仪中的,双向运作是必需的。激光谐振腔外,与不同传播方向一致的光速的一个拍音可以检测到,拍频可以显示出激光器旋转的角频率(萨格纳克效应),应格外注意的是,要避免反向散射波的相干锁定。
特别的,避免即使是很微弱的寄生反射(不完美的激光反射镜中)也是必要,其可以与反向散射模式相耦合。


来源 : 激光之窗 发布时间 : 2023-07-19

激光振荡对铝/铜焊缝金属混合、微观组织及力学性能的影响

铝/铜异种金属激光焊接是动力电池生产的重要工艺之一。然而在激光熔化焊过程中铝与铜在焊接熔池中相互混合会产生多种脆性金属间化合物,严重影响接头的力学性能和电学性能。振荡激光扫描焊接以连续振荡的方式进行焊接,通过改变振荡模式、振幅、频率可以增加熔池元素分布的均匀性从而控制金属间化合物,同时大大减少焊缝中由于深熔小孔坍塌造成的气孔缺陷。与传统的线性激光焊接相比,接头力学性能得到极大的提升。然而目前对振荡激光扫描焊接工艺-组织-性能的内在关联仍然缺乏理解。

近期,密歇根大学研究者采用实验与模拟相结合的方式,分析了振荡激光扫描焊接不同工艺参数焊接过程中的熔体流动、元素分布、相组成以及力学性能,揭示了异种金属振荡激光扫描焊接熔池流动与元素混合的物理机制。相关工作以《Effects of laser oscillation on metal mixing, microstructure, and mechanical property of Aluminum–Copper welds》为标题发表在《International Journal of Machine Tools and Manufacture》上。
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研究内容


1、试验部分:以圆形叠加的方式对厚度0.2 mm的纯铝与0.5 mm的纯铜进行搭接振荡激光扫描焊接1)工艺参数固定激光功率与线性进给速度,改变振幅与频率。采用SEMEDS对不同工艺参数的焊缝横截面元素分布与微观组织进行分析,并通过拉伸试验确定不同工艺参数焊缝的最大抗拉力。根据以上试验内容,建立了振荡激光扫描焊接工艺-组织-性能的关系
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图1 焊接过程示意图
2、模拟部分:采用Flow3D软件对振荡激光扫描焊接过程进行计算流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)模拟,获取焊接过程中的熔池温度场、流场以及元素分布。基于CFD模拟结果,采用Thermo-Calc软件的Scheil凝固模型对焊缝组织进行预测。将以上计算结果与实际焊接结果相对照。
研究结果表明,随着振幅和频率的增加,焊缝熔深减小,焊缝富铝区的平均铜含量减小,铜元素分布更加均匀。随着铜含量降低,微观组织由成块的脆性θ相转变为过共晶/共晶/亚共晶组织,其中过共晶组织(初生θ相+共晶组织)具有最优的力学性能。
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图2 (A)焊缝元素分布;(B)焊缝微观组织;(C)焊缝力学性能
在振荡激光扫描焊接过程中,熔池内有四种熔体流动类型(图3),分别为反冲压力驱动的流动,马兰戈尼力驱动的涡旋流动,绕深熔小孔的流动以及深熔小孔导致的涡旋流动。这四种流动驱动了熔池内的元素混合。随着振幅和频率增加,激光在轨迹切线方向的速度随着增加,单位轨迹长度的热输入减小,使得反冲压力驱动的流动减少,进入铝侧熔池的铜元素含量降低。同时,绕深熔小孔的流动以及深熔小孔导致的涡旋流动增加使得元素分布更加均匀。
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图3 (a)13.25 ms时熔池中铜浓度场和流体流动的三维图像;(b)熔池俯视图;(c)z=−0.1 mm平面的水平截面视图;(d) A-A平面的截面视图;(e)B-B平面的截面视图
根据CFD模拟获取的温度场和元素分布对焊缝凝固路径以及微观组织分布进行预测,预测结果包括焊缝各位置中初生θ相,初生α相以及共晶组织的体积百分比(图4),其与SEM试验观察到的结果吻合较好。
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图4 不同参数下熔合区的相分布预测

研究结论


采用试验和模拟相结合的方法,研究了铝/铜搭接接头的振荡激光扫描焊接过程。加深了对异种金属搭接振荡激光扫描焊接工艺参数、焊缝金属元素分布、相组成与焊缝力学性能之间的关系以及振荡激光焊接物理过程的理解

来源 : 高功率及超快激光先进制造实验室 发布时间 : 2023-07-14

艾迈斯欧司朗推新一代彩色激光器,使能更卓越的激光设备

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新一代蓝光和绿光单模激光器,提供广泛的光功率等级,以及两种可选封装;

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全新激光器实现更小公差,可帮助扫描和水平仪应用激光模块制造商降低工作电流和工作电压,从而减小电源功耗;

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出色的光束质量避免伪影和干扰;

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全新PLT3和PLT5产品亮相LwPC上海光博会。


全球领先的光学解决方案供应商艾迈斯欧司朗(瑞士证券交易所股票代码:AMS)近日宣布,基于其新一代二极管发射器芯片而推出改进版蓝光和绿光激光器——改进版PLT3和PLT5。其卓越的芯片性能旨在帮助水平仪和扫描应用领域的制造商提升激光模块和激光设备的性能与价值。全新激光器降低了电源功耗,可发射更加均匀的光束,实现与光纤更高效的耦合。

改进版PLT3产品采用TO38 Metal Can®封装,PLT5产品采用TO56封装。蓝光激光器的光功率输出为100mW,绿光激光器的光功率输出范围为10mW至50mW。

新版本PLT3和PLT5沿用了上一代产品的光功率输出、波长选择及光束形状,但改善了光束质量,使关键规格参数在实际产出的分布变窄。

艾迈斯欧司朗可视化与传感产品营销高级总监Martin Wittmann表示:

PLT激光二极管系列一直广受客户欢迎,此次推出该系列最新版的产品,旨在为客户提供出色的光束质量和小公差优势,帮助客户更轻松地制造出更卓越的激光模块设备。


全新艾迈斯欧司朗芯片在光束质量方面的改进,帮助激光模块制造商在将光线耦合至波导或光纤时实现更高的耦合效率,对激光光源输出功率规格要求更加灵活。此外,全新的PLT3和PLT5激光器可发射出更均匀的光束,提高了激光模块对表面或物体均匀照明的能力。


缩小公差,
降低最大功耗需求


艾迈斯欧司朗改进了二极管制造技术,使关键规格参数在实际产出的分布变窄。使激光模块制造商能够更容易地满足驱动电路中要求的公差。

此外,全新的激光器还降低了工作电流、工作电压和阈值电流的最大值。例如,30mW绿光激光器,PLT5 518FB_P的最大阈值电流由上一代PLT5产品的60mA降低至最新版本的45mA,减少约25%。

新二极管具有更小的公差和更低的工作电流,这意味着激光器电源功耗可以进一步减小。新PLT激光二极管的使用,降低了产品对空间和功耗的需求,特别是对于电池供电的便携设备来说,这是非常重要的优势。


使用高性能绿光激光器,
增强扫描应用


将受益于全新艾迈斯欧司朗芯片的一个典型应用就是绿光激光器条形码扫描。对于大型仓库或露天储存场所来说,由于在远距离或明亮日光下,很难看清红点,使用传统红光激光器扫描仪会遇到各种问题,增加了操作员扫描物品时发生错误的风险。

而相较于红光,人眼对绿光更加敏感。这意味着绿光激光器更少受环境光干扰的影响,因此,其在激光水平仪和扫描应用中越来越受欢迎。激光扫描仪大多为电池供电的移动产品:全新PLT绿光激光二极管系列助力降低设备最大工作电流,延长电池充电后的运行时间,使此类产品大为受益。

日前,艾迈斯欧司朗在激光及光电展览会上展出了其全新的PLT3和PLT5激光二极管。展出包括配备搭载20mW绿光激光二极管——PLT5 520EB_Q的集成条形码扫描仪的移动计算机。


新产品供应


基于全新艾迈斯欧司朗二极管芯片的PLT3和PLT5单模激光器,典型波长峰值为450nm(蓝光)或520nm(绿光)。发布上市的产品包括光功率输出为100mW蓝光激光器,以及输出为10mW、20mW、30mW和50mW的绿光激光器。这些产品现已量产,可即刻订购,其将取代目前的蓝光和绿光单模激光器产品。艾迈斯欧司朗稍后还会推出110mW绿光激光二极管,敬请期待。

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来源 : 艾迈斯欧司朗 发布时间 : 2023-07-13

科技造富,激光雷达企业速腾聚创IPO之路

近日,激光雷达公司速腾聚创正式向港交所递交招股说明书,拟在主板上市。这家独角兽公司背后拥有庞大的投资军团,成立9年来获得14轮融资,累计融资额逾40亿元,投资人包含菜鸟、东方富海、华兴新经济基金、小米、吉利、北汽集团、普禾资本、昆仲资本、复星锐正资本、海通开元、TCL、比亚迪、宇通客车、云锋基金、广汽集团等,阵容堪称豪华。

其中,菜鸟为速腾聚创最大的机构股东,持有比例为11.03%,东方富海则是最早投资速腾聚创的机构,2014年在天使轮投资了200万元,粗略估计,回报率已达数百倍。


最早实现车规级固态激光雷达量产

速腾聚创是一家智能激光雷达系统软件公司,也是全球最早实现车规级固态激光雷达量产的激光雷达公司。

灼识咨询资料显示,截至今年3月31日,速腾聚创已取得21家汽车整车厂及一级供应商的52款车型的前装量产定点预期订单,位居全球第一。

据悉,速腾聚创的激光雷达产品已被中国按2022年销量排名的前十家汽车整车厂中的九家选定,包括中国最大的汽车整车厂及全球最大的新能源汽车整车厂。

招股书显示,速腾聚创2020年至2022年营收分别为1.7亿元、3.31亿元、5.3亿元,期间增幅达到210.3%,复合年增长率为76.2%。

不过,在营收快速增长同时,速腾聚创的亏损额同样大幅增加。2020年至2022年,速腾聚创亏损额分别为2.2亿元、16.54亿元、20.86亿元,经调整亏损分别为5993万元、1.08亿元、5.63亿元。

速腾聚创在招股书中表示,由于固态激光雷达的商业化尚在初期阶段,激光雷达产品和解决方案的销售中获得增量收入之前的投入将继续产生成本和费用,在可预见的未来,或将继续处于经营亏损和净亏损状态。


累计获得14轮融资 金额逾40亿元

尽管净利润亏损,但速腾聚创激光雷达独角兽的概念依然吸引众多投资者涌入。

招股书显示,速腾聚创自成立以来,已合计获得14轮融资,融资额逾40亿元,投资方既有车企集团,也有供应链龙头以及专业投资机构等。 

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其中,速腾聚创最新一轮融资,完成于2023年4月。招股书显示,速腾聚创通过G-1系列和G-2系列两轮融资共募集11.9亿元。

去年11月11日,速腾聚创公布新一轮战略融资的多个产业投资方,包括吉利控股集团&路特斯科技、北汽集团、广汽集团。

根据当时的消息,参与速腾聚创新一轮战略融资的投资方有宇通集团、湖北小米长江产业基金、香港立讯有限公司、吉利控股集团&路特斯科技、北汽集团、广汽集团、比亚迪集团、德赛西威,以及华兴资本、云锋基金、昆仲资本、景林投资、晨岭资本、东方富海旗下多只基金、康成亨、中新融创和星韶创投等。

速腾聚创联合创始人兼执行总裁邱纯潮曾表示,公司资方更多属于产业投资,“融资往往先从业务合作开始,客户的业务部门把我们介绍给了他们的投资部门。”

当时,他以获得菜鸟融资为例,速腾聚创与菜鸟的“小蛮驴”业务合作挺好,即被介绍给了菜鸟的投资部门,“上汽、北汽、比亚迪等车企的投资,也是同样过程。”

根据招股说明书,速腾聚创IPO前,菜鸟为第一大股东,持股比例为11.03%。

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邱纯潮还表示,投资方出的意向规模较高,比公司想要融的钱多了一倍以上,基本每一轮都会遇到这样的情况。


东方富海押中黑马 回报或数百倍

在堪称豪华的股东阵容中,东方富海被认为是最大赢家。

2014年11月,成立不久的速腾聚创,即获得东方富海的200万元的天使轮投资。

回想起刚接触速腾聚创时,东方富海合伙人周绍军曾表示,当时很多投资人纷纷表示该项目“看不懂、不愿意投”。但周绍军在了解速腾聚创产品的底层技术后,认为激光雷达的应用领域会很广,尽管他也一时没有想象出具体的应用场景,仍凭直觉投资了速腾聚创。

“不光是投资人看不懂,整个社会都对激光雷达没有明显和具体的概念。”邱纯潮曾回忆称,当时其接触一个LP,为了形象阐述激光雷达是如何把二维世界变成三维世界的,就找到一部电影《普罗米修斯》,从中截取了一段扫描隧道的视频和截图,但还是有点过于硬核科幻,甚至有点玄幻了,错过了这笔投资。

速腾聚创IPO前,东方富海持股比例为3.59%。有消息称,参考2023年4月融资后的估值,东方富海最初的200万元的投资,回报率已达数百倍。

来源:创业资本汇


来源 : 创业资本汇 发布时间 : 2023-07-12

技术干货 | 不同光斑类型激光清洗设备对铝合金表面氧化层去除影响

一、不同光斑类型激光清洗简介

金属表面激光清洗用激光器波长在1060-1080nm波段,为近红外不可见光,按激光输出模式分为连续光和脉冲光,连续激光清洗主要靠激光热烧蚀作用,使污染物在高功率下烧蚀挥发。脉冲激光清洗原理是利用激光脉冲在激光焦点处击穿空气产生的等离子体对工件的压力冲击,此外百纳秒脉冲的瞬时热效应会在接合面产生热膨胀力,结合冲击振动使污物剥离。
脉冲激光按照光斑的能量密度分布,可分为高斯光斑激光和平顶光斑激光,高斯光即光束强度在空间上呈现高斯分布,这样的光束具有中间强度高,往外沿着高斯轮廓逐渐下降。高斯光束的能量分布较为不均匀,光斑比较小,中间能量过高,清洗会对基材造成较大损伤,一般适用于对基材要求不高的工况环境。
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图1 高斯激光轮廓和平顶激光轮廓
与高斯激光束相比,平顶激光束能更有效地利用能量,平顶光束轮廓中没有两翼,但具有较陡的边缘过渡,因此能量利用效率更高,并且对周围区域的损伤也会减少。平顶激光光斑直径较大,清洗对基材损伤程度较小,适用于对基材要求较高的工况。
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图2 高斯激光和平顶激光强度对比

二、不同类型光斑激光清洗氧化层试验验证

1、试验目的

验证平均功率200W的高斯光斑、平顶光斑脉冲激光清洗设备对铝合金表面氧化层处理效果。

2、试验材料

试验采用高速列车车体常用的轧制成型高强铝合金A6N01S-T5 板材,热处理方式为高温成型过程冷却加自然时效(T5),厚度为5 mm。线切割成20mm*20mm*5mm样件。

3、试验仪器

试验采用山东产研强远激光科技有限公司QYCL-FP200、QYCL-FP200A类型脉冲激光清洗机,分别对铝合金表面氧化层清洗效果进行验证,清洗后采用日本电子JSM-7610F扫描电子显微镜对表面元素含量进行检测。
(1)200W脉冲激光清洗机(高斯光斑)
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(2)200W脉冲激光清洗机(平顶光斑)
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(3)扫描电子显微镜
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4、实验结果
采用200W、800mm/min速度对样件开展实验,结果如下:
(1)表面宏、微观形貌

通过宏观观察,平顶光斑激光清洗后较原样件明显,但在同样清洗速度下较高斯光斑暗。
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图 清洗后宏观形貌
通过微观观察,平顶光斑激光清洗后较原样及高斯光斑清洗后平坦,说明平顶光斑清洗后表面粗糙度低,对材料损伤较小。
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图 清洗后微观形貌(从左到右依次为未清洗、平顶光斑、高斯光斑效果)
(2)表面元素含量

采用日本电子JSM-7610F扫描电子显微镜对表面元素含量进行检测,具体结果如下:
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通过实验结果分析,平顶光斑激光清洗后较原样件氧、碳元素含量下降明显,同样清洗速度高斯光斑激光清洗效果更佳。
(1)原样件表面元素含量
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(2)平顶光斑激光清洗后表面元素含量
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(3)高斯光斑激光清洗后表面元素含量
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两种类型激光宏观上都可以去除表面氧化层,高斯光斑激光清洗后对铝合金损伤程度较大,清洗的比较彻底。平顶光斑清洗后表面粗糙度较低,对基材损伤程度较低,同等参数下较高斯光斑清洗效果差。

根据不同光斑类型设备特点,应用场景也不同,平顶光斑激光清洗适用于对基材要求比较高的场景,例如模具、电子、航空航天核心器件、汽车零部件、密封器件,清洗后不改变基材尺寸及状态。高斯光斑激光清洗适用于结合比较顽固且对基材要求不高的场景,例如金属表面氧化层去除、材料喷漆前表面处理、工件翻新等。
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据资料显示,山东产研强远激光科技有限公司注册资本8036万元,是一家专注于激光清洗/焊接设备研发、生产、销售及综合解决方案的国家高新技术企业。公司作为山东省科学院激光研究所、山东产业技术研究院、山东省科创集团有限公司股权投资企业,拥有光学、机械、电子、计算机、材料学等多学科专业组成的博士创新团队,公司在激光清洗/焊接关键核心器件、工艺方法、智能控制、成套自动化解决方案拥有国内外核心自主知识产权50余项,相关产品广泛应用于航天航空、轨道交通、轮胎模具等行业。


来源 : 强远激光 发布时间 : 2023-07-11

技术前沿 | 超短激光脉冲技术迎来新突破

激光正成为无数设备和行业不可或缺的组成部分。当激光的光束与纳米级材料表面相互作用时,它会发出一种被称为“等离子体激元”(plasmon)的光波,而给定等离子体激元的属性可以传递信息。在光学传输中,激光将光泵入一个称为可饱和吸收器的部件,以产生光信号。


激光技术在工业加工中也有广泛的用途,如零部件的精密清洗,高功率切割、焊接,微加工的钻孔、划线、细磨、精抛、切割、纹理、剥除、隔离等。在工业制造领域,工程师们很早就尝试利用激光进行微加工。但是由于激光的长脉冲宽度和低激光强度造成材料熔化并持续蒸发,虽然激光束可以被聚焦成很小的光斑,但是对材料的热冲击依然很大,限制了加工的精度。唯有减少热影响才能提高加工质量。当精度要求达到一微米的时候,超短脉冲激光对于精密清洗、高精度的抛光、表面重塑与焊接,或以其他方式修改大量的材料来说是最棒的工具。


超短脉冲激光,是指超快激光器输出激光的脉冲宽度在皮秒(10-12秒)级别、或小于皮秒级别的脉冲激光。根据输出激光的脉宽不同,超短脉冲激光又可分为皮秒激光、飞秒激光、阿秒激光。超短脉冲激光增加高脉冲的能量极大地改变光物反应。一般情况下,脉宽越窄,加工精度越高。


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激光加工:长脉冲 VS 超短脉冲

激光以不同的脉冲时间作用到材料商,所产生的效果也是天壤之别:

当激光以纳秒量级的脉冲时间进行工作时,可以实现很高的脉冲能量、峰值功率和平均功率,为微型机械加工应用


当激光以皮秒量级的脉冲时间作用到材料上时,加工效果会发生显著变化。随着脉冲能量急剧上升,高功率密度足以剥离外层电子。由于激光与材料相互作用的时间很短,离子在将能量传递到周围材料之前就已经从材料表面被烧蚀掉了,不会给周围的材料带来热影响,因此也被称为“冷加工”。


当激光以飞秒的脉冲时间作用于材料表面时,激光器可以输出具有高达千瓦量级的平均功率,几百飞秒(fs)量级以下的脉冲宽度。在重复频率为1kHz至100MHz量级的情况下,其脉冲能量可以跨越毫焦(mJ)至纳焦(nJ)量级,脉冲峰值功率可以高达GW至TW量级。


这种集高脉冲能量、高脉冲峰值功率以及高脉冲重复频率于一体的激光器可以高效地加工出比连续或者长脉冲激光更加精细的机械结构。


超短脉冲加工能量极快地注入很小的作用区域,瞬间高能量密度沉积使电子吸收和运动方式发生变化,避免了激光线性吸收、能量转移和扩散等影响,从根本上改变了激光与物质相互作用机制。同普遍化的激光加工一样,属于无接触式加工,使用超短脉冲激光在微加工中特有优势,包括增强的尺寸精度和更严格的公差,减少损害并去除后续处理步骤。


这项黑科技在超短脉冲激光在基础研究、工业加工和光通信等广泛领域有重大应用,目前各大国正在加紧研究,以此实现技术上的更新迭代。




超短脉冲激光技术

在各领域中的研发进展


01 通信
近期,亚利桑那州立大学电气工程副教授Yu Yao和她在亚利桑那州立大学光子学创新中心的研究团队设计了一种更快、更节能的纳米级激光元件,称为石墨烯-等离子体混合元结构饱和吸收体,简称GPSMA。GPSMA在通信、信息处理、光谱学和生物医学等行业具有潜在的应用前景。吸收剂可用于提高速度、效率和整体性能,以推进数据传输、信息处理、生物医学传感和成像技术。

由于它在光学调制和饱和吸收方面具有有益的特性,Yu Yao的团队在他们的开发过程中加入了一种人工工程金属-石墨烯混合材料。

他们通过设计一种光学天线阵列,将光聚焦到材料的纳米级间隙,即所谓的热点,以促进吸收,通过将激光聚焦在这些热点上,他们观察到性能的提高和能量消耗的减少。他们的新技术将为红外激光光谱和高速光信号通信(光纤电缆和卫星通信)开辟新机遇。

02 军事
激光武器听起来就是一种非常科幻化的应用。如今,美国现在就有了一种超短脉冲激光的出现,很多人都已经对这种武器进行了持续的关注,这款武器所产生的脉冲光都是小于一纳秒的,通过这种计算模式看下来,它被称为超短脉冲光激光武器,也确实在意料范围之中。据悉,这款武器所产生的脉冲光都是小于一纳秒的,通过这种计算模式看下来,它被称为超短脉冲光激光武器,也确实在意料范围之中。功率增强100万倍,这样的优势呈现创造了更多的可能,在后续的发展和运用过程当中,表现也会越发明显。

03 研发
中国科学院上海光学精密机械研究所高功率光纤激光技术实验室研究团队提出了一种非线性光学增益调制技术,可以将单频连续激光转换为高相干飞秒脉冲。该方法是获得波长灵活超快脉冲的全新技术手段。

西安光机所光子制造系统与应用研究中心持续在高功率大能量超短激光脉冲放大技术研究方面进行攻关,研究团队采用特种玻璃光纤级联单晶光纤的混合式放大技术,实现了100千赫兹重频下近毫焦级能量的超短脉冲放大输出,最大放大输出功率92.9瓦,对应单脉冲能量达929微焦,通过基于温度梯度的宽带大色散啁啾光纤光栅和高衍射效率光栅对压缩器进行精密的色散匹配,将中心波长1030纳米,谱宽仅2.4纳米的超短脉冲压缩至335飞秒(洛伦兹拟合的傅里叶转换极限脉冲宽度325飞秒),压缩后输出脉冲能量达800微焦,对应峰值功率大于2.38吉瓦,是目前基于单晶光纤在百千赫兹重复频率下获得的最大峰值功率的超短脉冲输出,对输出的激光光束质量进行测试,光束质量因子()优于1.3。

该项研究工作获得了国家自然科学基金重大项目课题、中科院西部青年学者项目、陕西省两链融合专项、中科院弘光专项、陕西省科技新星等项目支持。研究成果可为科学与技术研究、超快激光加工等领域提供新型高效光源技术手段。


来源 : 北京光博会订阅号 发布时间 : 2023-07-10

杰普特:MOPA脉冲光纤激光器填补国内技术空白

近年来,随着国家“双碳”目标(碳达峰和碳中和)的提出,光伏、锂电、储能等新能源相关产业迎来快速发展期。这些产业不断“攻城拔寨”的背后,离不开激光器在制造工艺上的鼎力支持。激光作为一种先进加工技术,有着高效精密、灵活可靠以及对材料损耗小等优点。日前,“学习贯彻落实党的二十大精神·高质量发展科创行”主题采访调研活动走进杰普特光电股份有限公司,揭秘赋能制造业高质量发展的“一束光”。


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图片杰普特光电股份有限公司生产车间  惠州日报记者王建桥 通讯员吴华军 摄

 

01  MOPA脉冲光纤激光器填国内技术空白

 

本世纪初,中国加入世界贸易组织,制造业也迎来了千载难逢的黄金时期。可是,作为制造业精密加工的一项重要技术,此时激光器还严重依赖国外进口。如何让激光技术完全实现国产自主,成为摆在光电领域从业者面前的一道难题。2006年,一家由归国留学人员创办,集研发、生产和销售激光光源、光学智能装备于一体的企业在深圳诞生,它就是杰普特光电股份有限公司。“杰普特是国内少有的同时拥有脉冲、连续、固体、超快激光器技术与核心自动化技术的公司。”杰普特副总经理、董事会秘书吴检柯向记者介绍。

骐骥千里,非一日之功。MOPA脉冲光纤激光器是杰普特的明星产品,并斩获了国家级制造业单项冠军产品殊荣。它能最终投入市场,是科研团队矢志不渝攻坚的结果。“2010年,MOPA脉冲光纤激光器首次研发成功。在产品交付那天,就被告知激光器出了问题。”吴检柯说,回去后,科研团队又开始进行激光器量产稳定性的改进工作。这一轮改进耗时两年,期间烧毁的机器有上百台,好在终于把激光器产品质量做到稳定。据悉,杰普特研制的MOPA脉冲光纤激光器具有我国自主知识产权,填补了国内技术空白,并在国内率先实现了批量生产和产业化应用。

制造业生产和加工过程中,激光器有着极其广泛的应用场景,包括金属材料标识标刻、飞行打标、异种金属焊接、激光清洗以及新能源电池极耳切割等,并能够保证损耗最小、效果最佳。目前,杰普特服务的重要客户有比亚迪、宁德时代、国巨电子等。吴检柯表示,光伏和锂电是近些年的大热行业,接下来杰普特会顺应市场变化和客户精密加工需求,不断对技术进行更新迭代,生产出更优质的激光器及相关产品。此外,公司还在半导体领域进行了布局,希望能够投身到半导体行业的激光加工领域。

 

02  为客户提供激光加工整体解决方案

 

远处,员工们正在小心翼翼地进行组装工作,组装机器的每一个零部件均从无尘车间内转运出来;近处,一台台等待交付的激光调阻机整齐地摆放在空地上,机身标注着客户名称“国巨电子”。记者来到杰普特惠州分公司的生产区域,专业、大规模和精细化的运作令人印象十分深刻。“杰普特有不少产品是针对客户需求进行定制化生产,从国内到海外,都有我们的合作客户。”吴检柯说,公司的优势在于有国内较为全面的激光器产品和国际先进的自动化技术。目前服务的客户,也是各个行业的头部企业。

无论是开创性产品的问世,还是定制化需求的实现,都离不开强大的科研能力作支撑。据了解,截至去年末,公司申请知识产权689项,拥有知识产权500项。研发团队共有成员602人,占公司总人数的36%。全公司的17名博士中,有14位专注于研发板块。杰普特内部已经形成技术分享、技术交流的良好氛围。去年全年,杰普特在研发方面便投入1.66亿元,占去年营业收入的14.15%

中国厂商在激光器领域起步晚、有短板,唯有攻克核心技术、掌握核心技术,才能在国际国内的市场竞争中占据一定优势,这也是杰普特一以贯之的追求。

如何在国内外众多激光器厂商中脱颖而出?吴检柯说,“相比其他行业内厂商,我们同时拥有激光器技术与自动化技术,能够更好地为客户提供激光加工整体解决方案。”激光器和激光加工设备类似于发动机和汽车整车之间的关系,激光器的光学特性将对设备整体加工效果、效率产生重要影响。因此,公司自主研发的激光器便从客户应用场景、实际加工难点等维度综合出发,打造一整套解决方案。这样立体化的产品,更加符合客户需求,也能够提升加工效率。

 

03  协同唱好深惠“双城记”

 

杰普特始创于深圳,但早在2011年便设立了惠州分公司。深圳研发、惠州制造,是目前杰普特的重要战略布局。“最开始深圳的生产车间,是通过租赁方式获得的,这一定程度上对生产效率形成了制约。长期稳定的生产场地是制造型企业的核心竞争力之一。”吴检柯说。2019年,通过与惠州市、仲恺高新区相关部门进行积极沟通,杰普特解决了项目用地问题,并成功兴建了如今的生产基地。目前,惠州分公司承担绝大部分产品的生产任务,成为地位举足轻重的生产基地。

去年8月,广东省自然资源厅发布《广东省都市圈国土空间规划协调指引》,明确将惠城区(含仲恺高新区)、惠阳区(含大亚湾开发区)、惠东县、博罗县划入深圳都市圈范围。深惠产业协同发展的话题,再度成为关注焦点。如何唱好“双城记”、打好“协同牌”?杰普特也有自己的规划。据杰普特行政经理吴华军介绍,惠州分公司还在加紧建设和完善中,包括办公区、生活区及休闲区等功能分区,力图为员工打造一个更适宜工作和居住的环境。接下来,这里将会在生产基础上投入研发力量,促进惠州与深圳总部实时沟通,不断改进产品的质量、稳定性等多项性能指标。杰普特这个国家级高新技术企业,将会吸引更多制造业人才来惠州兴业置业,共同促进深惠协同迈向新高度。落户惠州十余载,杰普特与仲恺高新区同进步、共成长,见证了这片产业孵化高地的新生与蝶变。“刚来设立分公司时,周边还比较荒凉。近几年,仲恺高新区已经形成一定程度的产业聚集,高新技术企业如雨后春笋般诞生,对科技人才的支持政策也日渐完善。这让我们有能力也有信心,把惠州分公司做大做强。”吴检柯表示,惠州拥有良好的营商环境,想企业之所想、急企业之所急,在公司科创板上市筹备期间,惠州相关部门就提供了不少帮助。“正因为如此,我们对公司在惠州的未来充满期待,相信深惠协同发展这条路子会越走越顺畅、越走越宽广!

来源:惠州日报

发布时间 : 2023-07-05

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