IPG大功率光纤激光器 原理简介
高功率IPG光纤激光器应用简介
高功率IPG光纤激光器应用简介一、IPG光纤激光器简介1.光纤激光器简介光纤激光器是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器，光纤激光器可在光纤放大器的基础上开发出来: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。
2.光纤激光器的优势首先是使用成本低，光纤激光器替代了不稳定或高维修成本的传统激光器。
其次，光纤激光的柔性导光系统，非常容易与机器人或多维工作台集成。
第三，光纤激光器体积小，重量轻，工作位置可移动。
第四，光纤激光器可以达到前所未有的大功率(至五万瓦级)。
第五，在工业应用上比传统激光器表现更优越。
它有适用于金属加工的最佳波长和最佳的光束质量，而且光纤激光器在每米焊接和切割上的费用最低。
第六，一器多机，即一个激光器通过光纤分光成多路多台工作。
第七，免维护，使用寿命长。
最后，由于其极高的稳定性，大大降低了运行中对激光质量监控的要求。
简单来说就是高功率下的极好光束质量，高光束质量下的极好电光效率，高功率高光束质量下的极小体积、可移动性和柔性。
3.IPG简介全球最大的光纤激光制造商IPG Photonics由Valentin Gapontsev博士于1991年创建，总部设在美国东部麻省。
IPG在德国、美国、俄罗斯和意大利设有生产、研发基地，并在全球设有销售和服务网点，覆盖美国、英国、欧洲、印度、日本、韩国、新加坡和中国，并于2006年在美国纳斯达克上市。
十八年来，IPG致力于纵向合成，所有的核心配件均为IPG研发、生产和拥有，同时也是唯一一个能为客户提供高性价比的光纤和半导体激光器的厂家。
高功率是IPG的优势。
全世界已有上千台IPG的高功率(>1KW)光纤激光器在汽车制造、船舶制造、海上平台和石油管道、航空航天和技术加工等工业领域中得以应用。
在日本，我们向丰田、三菱、住友在内的客户售出了数百台IPG的大功率光纤激光器。
ipg 激光器工作原理
ipg 激光器工作原理
IPG激光器工作原理基于光纤激光器的原理。
光纤激光器由一
个光纤光束和激光介质组成。
工作原理如下：
1. 激光介质：激光介质通常是由具有较高折射率的柴甲结构中的掺杂离子组成，如氦、氖、铝等。
激光介质被激励后会产生光子释放，通过受激辐射而形成光放大区域。
2. 光泵浦：光泵浦是通过光源将光能转换为激光器的能量输入方式。
可以使用电子束加热，光电效应、等离子体、过电流、光化学反应、光化学反应、等方式来进行光泵浦。
3. 光纤光束：激光束是由光纤导出的一束高亮度，高功率激光束。
光纤通过激光器的传输光束被导入激光介质，并且光通过激光介质的激光介质形成一束相干光，然后被传输等。
4. 工作原理：激光介质在光泵浦的作用下，发生受激辐射作用，光子发生向下辐射，并与其他光子相互作用。
光子与其他光子相互作用后，光子被引导到一个放大器中并通过速度恢复窗口传播。
5. 输出功率：最终，通过不断的受激辐射和放大，激光器可以输出高功率激光束。
输出功率通常由激光器的设计和激发源的能量来决定。
输出功率可以达到几千瓦或更高。
总之，IPG激光器是利用光纤激光器的工作原理，通过光泵浦
和激光介质的相互作用，产生高亮度、高功率的激光束。
IPG高功率光纤激光器结构图ppt课件
IPG高功率光纤
+
+
+
+ = xxx kW 激光器模块组
UART
InterBus
主
控
Eithernet
制
器
43 kW
MCU P=500W MCU P=500W
MCU P=500W MCU P=500W 电源
合束器
光闸
Length 200 m 10 kW 10 kW
4
IPG高功率光纤激光器配备外部光闸进行激光加工
IPG高功率光纤激光器结构图
1
IPG光纤激光器泵浦源—单芯结半导体模块
- 超高的功率 - 超高的亮度 - 极高的效率 - 无冷却运行
2
IPG光纤激光器模块组
+
LDM#
LDM#
LDM#
有源光纤
+
LDM#
LDM#
LDM#
LDM#
LDM#LDM#-来自光纤模组全光纤激光模块组
LDM#
LDM#
LDM#
-
体积小巧,高度集成的全光纤设计 并联单芯结二极管激光模块组合 侧面泵浦 坚固的机械结构，耐冲击稳定性及强 超高的温度稳定性
Feeding Fiber Length up to 200m
Process Fiber Length up to 200m
• 远距离的光传输 • 安装简易 • 节省费用 • 操作安全
5
IPG高功率光纤激光器内部水循环系统
6
此课件下载可自行编辑修改，供参考！ 感谢您的支持，我们努力做得更好！
7
光纤激光器的原理及应用
光纤激光器的原理及应用引言机器人激光切割成套设备是基于机器人机构，利用光纤激光器产生的大功率高能密度定向激光，实现汽车用钢板等板材自动切割的成套生产设备。
由于光纤激光采用光纤传输，可将光束传送到远距离加工点，并且光纤自身可自由变换形状，在机器手的夹持下，其运动由机器手的运动决定，因此能匹配自由轨迹加工，完成平面曲线、空间的多组直线、异形曲线等特殊轨迹的激光切割。
激光加工在工业中所占的比重已经成为衡量一个国家工业加工水平高低的重要标志。
切割、焊接是汽车白车身制造中的重要生产工艺，尤其在新车型开发和小批量定制中，采用先进的激光切割(代替部分修边—冲孔工序的模具)可以大大提高开发效率、降低开发成本，从而使得激光切割的应用倍受青睐。
1.影响光纤激光器能量传输的主要因素由于激光在光纤中不可避免地会产生吸收、散射及透射等现象，所以导致光纤传输激光功率随光纤长度的增加而衰减。
通常用dB数来表示衰减度，dB值用下式计算式中，是衰减前的激光功率；P是衰减后的激光功率。
对于由传输长度引起的衰减来说，表示光纤中x=0处的激光功率，P是激光从x=0传播到x=x处的功率。
由式(1)可知，P(x)和的关系满足式中，x的单位为km，表示每千米衰减的dB数。
从式(1)可以看出，当耦合光纤足够长时，即使光纤的值较小，光纤长度引起的衰减也不可忽视。
对于激光能量分布按Gauss分布的光纤，其传输的激光功率密度(或称激光强度)I可认为与纤芯半径a的平方成反比，即因此，若保持光纤传输的激光功率不变，减小光纤芯径即减小传输激光能量的光纤纤芯的横截面面积，则光纤传输的激光功率密度将增加。
光纤耦合引起的衰减不容忽视。
例如在激光二极管点火中，激光二极管与光纤的耦合，光纤与光纤之间的耦合，光纤与点火器之间的耦合都存在能量损失。
激光的热效应也是不容忽视的。
在激光点火中，通常情况下，正是利用激光的热效应来引燃、引爆含能材料。
因此，光纤包层及封装材料的传热系数越大，热散失越多，光纤最终输出的能量损失越大。
【大族 内部培训】IPG光纤激光器基础培训
➢ 光纤激光器激光原理
输入的三相电进入激光器主电源，转换成60VDC…75VDC的直流 电，为泵浦激光二极管供电，泵浦激光二极管输出980nm的泵浦光， 泵浦光通过光纤耦合到有源光纤中，有源光纤掺杂了稀土元素镱 离子Yb，镱离子Yb吸收980nm的泵浦光，其内层电子被激发到外层， 外层电子不稳定，会落回内层，期间产生1070nm的光子，光子在 光纤内被两个反射器件持续反射增强，形成激光输出。 掺杂Y断内外控是否开启
➢ 外控开启指示灯亮
➢ IPG激光器开机注意事项
➢ 报警
➢ 警告
➢ 控制
➢ 事件
➢ 日志文件
➢ 电源
➢ 湿度
➢ 硬线
➢ 模块被锁
➢ 模块被锁报警
➢ 严重错误报警
➢ 电源故障报警
➢ 水压低报警
➢ 排水管脱落
➢ IPG激光器功率测试
➢ IPG激光器光束质量BPP测试
➢ QBH光纤头水路连接注意事项
光学头附近，6mm水管的水路连接，水管需要先 接到光纤头，再把光学头串进去，不可颠倒或分水， 以免导致光纤头水冷却不足，带来损坏。
➢ IPG开机流程
1. 旋转激光器主开关旋钮到ON位置。 2. 如果使用了外部水冷机，将水冷机的主开关拨到ON位置。 3. 确保所有阀门都已开启。如果使用了水/水制冷的水冷机，确保外部
➢ IPG高功率光纤激光器基础培训
➢ IPG光纤激光器功能原理
激光功率产生于激光模块中。每个激光模块可视 作分立的激光器。根据不同模块类型，模块输出功率 可达400W到1200W。根据激光器的额定输出功率，每 台激光器会配备一定数量的模块。为了使模块中产生 激光辐射，需要为模块提供60VDC…75VDC（根据不同 模块类型）的直流电压。各个模块的输出功率在合束 器中合成进入单根光纤中（传导光纤）。可以选择安 装光闸或光耦，用来实现接续不同芯径和不同长度的 光纤。
光纤激光器的原理结构
光纤激光器的原理结构光纤激光器是一种利用光纤作为激光介质的激光器。
它具有高效能、高光束质量和稳定性等优点，在通信、医疗、材料加工等领域得到了广泛应用。
本文将从原理和结构两方面介绍光纤激光器的工作原理和构造。
光纤激光器的工作原理主要包括受激辐射和光放大两个过程。
首先，通过外界的能量输入，激活光纤激光介质中的电子，使其处于受激辐射的状态。
当这些电子从高能级跃迁到低能级时，会释放出辐射能量，产生光子。
这些光子受到光纤的全反射作用，沿着光纤传播，形成激光束。
其次，光纤内的光子会不断受到受激辐射的影响，使激光得到放大，形成高亮度、高能量的激光输出。
光纤激光器的结构主要包括泵浦源、光纤介质、反射镜和耦合器等组成部分。
首先，泵浦源是提供能量的设备，常用的泵浦源有激光二极管、光纤光源等。
泵浦源通过输入能量，激活光纤激光介质中的电子，使其处于受激辐射的状态。
其次，光纤介质是激光器的核心部分，它是光纤激光器的激光介质，常用的光纤介质有掺铒光纤、掺镱光纤等。
光纤介质具有较高的光学质量和较高的光学非线性效应，能够实现高效能、高光束质量的激光输出。
接下来，反射镜是将光子反射回光纤中的装置，它通常由半透膜和反射膜组成。
半透膜使一部分光子通过，反射膜使另一部分光子反射回来，实现激光的增强和放大。
最后，耦合器用于将泵浦源的能量耦合到光纤介质中。
耦合器通常由光纤连接器和聚焦透镜组成，能够实现高效能的能量耦合，提高激光器的效率和稳定性。
光纤激光器的结构和原理使其具有很多独特的优点。
首先，光纤激光器的光学质量较高，光束质量好，光斑小，能够实现高精度的加工和检测。
其次，光纤激光器的输出功率较大，能够满足大部分应用的需求。
再次，光纤激光器的体积较小，结构紧凑，便于集成和安装。
最后，光纤激光器具有较高的效率和稳定性，能够长时间稳定工作，不易受到外界干扰。
光纤激光器是一种利用光纤作为激光介质的激光器，通过受激辐射和光放大的过程，实现高亮度、高能量的激光输出。
IPG大功率光纤激光器 原理简介
典型的高功率光纤激光加工系统典型的高功率光纤激光加工系统一般包括以下几个基本单元：●高功率光纤激光器系统机械手准直聚焦系统外部光闸高功率光纤激光器系统包括以下几个模块：●传输光纤/操作光纤●光纤的外型●光纤的功能光纤是一种高度透明的玻璃丝，由纯石英经复杂的工艺拉制而成。
光纤 中心部分(芯Core)＋同心圆状包裹层(包层Clad)＋涂覆层套层外包层纤芯一次涂覆层型号描述QB IPG最常用型号输入端输出端输入端输出端Feeding fiber名称多路输出Process fiber反射镜Feeding fiberProcess fiber 耦合镜准直镜型号：FFS2way描述操作光纤的数目：Modular Multi-KW Fiber Laser Very High Beam Quality模块温度显示模块选择显示电源状态显示激光器功率水冷机要求制冷量(KW)12制冷机接口●内控模式激光功率和开关光均由LaserNet通过网线控制YLS-xx-SM series YLS-xx-SM-CT seriesYLR-xx-ST2(SST2) series YLR-xx-yy-WW seriesYLR –3000(5000) -YLR-xx-SM-CT series specifications Single Mode Fiber Laser with internal Fiber/Fiber coupler on topYLR-20000 Fiber LaserYLR-xx-C series specifications Multimode Fiber Laser with internal Fiber/Fiber coupler on sideYLR-xx-S2(SS2) series specifications Multimode Fiber Laser with internal 2-ways Beam Switch on sideYLR-xx-CT series specifications Multimode Fiber Laser with internal Fiber/Fiber coupler on top 内置光光耦合器P ≤2500 W P ≥3000 WYLR-xx-ST2(SST2) series specifications Multimode Fiber Laser with internal 2-ways Beam Switch on topP ≥3000 WYLR-2000-S2T-QCW Fiber Laser Main advantage:better cutting quality and faster speedIPG Application Lab in Burbach Heartly Welcome and thanks for Your attention !。
高功率IPG光纤激光器应用简介
高功率IPG光纤激光器应用简介一、IPG光纤激光器简介1.光纤激光器简介光纤激光器是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器，光纤激光器可在光纤放大器的基础上开发出来：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。
2.光纤激光器的优势首先是使用成本低，光纤激光器替代了不稳定或高维修成本的传统激光器。
其次，光纤激光的柔性导光系统，非常容易与机器人或多维工作台集成。
第三，光纤激光器体积小，重量轻，工作位置可移动。
第四，光纤激光器可以达到前所未有的大功率（至五万瓦级）。
第五，在工业应用上比传统激光器表现更优越。
它有适用于金属加工的最佳波长和最佳的光束质量，而且光纤激光器在每米焊接和切割上的费用最低。
第六，一器多机，即一个激光器通过光纤分光成多路多台工作。
第七，免维护，使用寿命长。
最后，由于其极高的稳定性，大大降低了运行中对激光质量监控的要求。
简单来说就是高功率下的极好光束质量，高光束质量下的极好电光效率，高功率高光束质量下的极小体积、可移动性和柔性。
3.IPG简介全球最大的光纤激光制造商IPG Photonics由Valentin Gapontsev博士于1991年创建，总部设在美国东部麻省。
IPG在德国、美国、俄罗斯和意大利设有生产、研发基地，并在全球设有销售和服务网点，覆盖美国、英国、欧洲、印度、日本、韩国、新加坡和中国，并于2006年在美国纳斯达克上市。
十八年来，IPG致力于纵向合成，所有的核心配件均为IPG研发、生产和拥有，同时也是唯一一个能为客户提供高性价比的光纤和半导体激光器的厂家。
高功率是IPG的优势。
全世界已有上千台IPG的高功率（>1KW）光纤激光器在汽车制造、船舶制造、海上平台和石油管道、航空航天和技术加工等工业领域中得以应用。
在日本，我们向丰田、三菱、住友在内的客户售出了数百台IPG的大功率光纤激光器。
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WWaallll PPlluugg EEffffiicciieennccyy ~~ 3300%%
WWeeiigghhtt
11220000 kkgg
YLR-xx-C series specifications
Multimode Fiber Laser with internal Fiber/Fiber coupler on side
如果激光器中有多个模块，可以 通过LaserNet软件有选择性的使用 其中的一个或几个
如果激光器中含有备用模块，如 其中的某个模块损坏，备用模块会 自动开启
激光模块的构成
+ LDM# LDM# LDM#
有源光纤
+
LDM# LDM# LDM#
LDM# LDM# LDM#
-
光纤模组
全光纤激光模组
LDM# LDM# LDM#
相应的接口
网线接口 模拟信号接口 安全信号接口 机器手接口
制冷机接口 光闸通道选择接口
激光器型号综述
YLS-xx-SM series YLS-xx-SM-CT series YLS-xx series YLS-xx-C series YLS-xx-CT series YLS-xx-S2(SS2) series YLS-xx-S4(SS4) series
分能量 切换， 空白时 表示分 时间切 换
放大率 ：0.8～ 2.0
型号举例
含义
FFS 2way QB-QB/QD, 两路光闸，传输光纤接头类型为QB，操作光纤接头类
M=1.2
型分别为QB和QD。
FFS 4way QB-QB, 2ES 四路光闸，其中两路为分时间切换，另两路为分能量切
M=1.2
换
激光模块
C2-xx series, remote FFC WA-xx series, remote WA chiller WW-xx series, remote WW chiller
YLR – 3000(5000) - SM Fiber Laser
OOuuttppuutt PPoowweerr
33..00** kkWW
PC 250.01-NZ-DIS, PC 250.01-NZW-DIS
PC 400.01-NZ-DIS, PC 400.01-NZW-DIS
激光器有关制冷机的接口
制冷机接口
制冷机接口信号说明
激光器的几种运行模式
内控模式 激光功率和开关光均由LaserNet通过网线控制 模拟量控制 激光功率和开关光均由外部信号控制 外控模式 激光功率由LaserNet设定，开关光由外部信号控制 Hardwiring控制模式 所有激光参数都由机械手控制
*Output power 5 kW on special request
YLR-xx-SM-CT series specifications
Single Mode Fiber Laser with internal Fiber/Fiber coupler on top
内置光光耦合器
YLR-20000 Fiber Laser
Thank you for your attention !
885566 xx 880066 mmmm
HHiigghhtt
11118866 mmmm
PPoowweerr CCoonnssuummppttiioonn mmaaxx.. 77 kkWW
WWaallll PPlluugg EEffffiicciieennccyy
~~ 3300 %%
Main advantage: better cutting quality and faster speed
HHeeiigghhtt
11118866 mmmm
PPoowweerr CCoonnssuummppttiioonn mmaaxx.. 1111 ((2200)) kkWW
WWaallll PPlluugg EEffffiicciieennccyy ~~ 2288 %%
WWeeiigghhtt
330000 ((337700))kkgg
IPG Application Lab in Burbach
Mikro/Makro Cutting
Mikro/Makro Welding
Hybrid Welding Remote Welding Marking
Heartly Welcome and thanks for Your attention !
-
•• 体体积积小小巧巧,,高高度度集集成成的的全全光光纤纤设设计计 •• 并并联联单单芯芯结结二二极极管管激激光光模模块块组组合合 •• 侧侧面面泵泵浦浦 •• 坚坚固固的的机机械械结结构构，，耐耐冲冲击击稳稳定定性性及及强强 •• 超超高高的的温温度度稳稳定定性性
激光模块的组合
+
+
+
+
= xxx kW
PPeeaakk PPoowweerr
44..00 kkWW
((@@ wwoorrkkppiieeccee))
WWaavvee LLeennggtthh::
11007700 nnmm
IInntteerrnnaall 22--wwaayyss BBSS iinnssttaalllleedd
FFeeeeddiinngg FFiibbeerr DDiiaammeetteerr 5500 µµmm
Volume 0.3 m3
Riedel Chiller
Volume 2.1 m3
激光器功率 (KW)
1 2
水冷机要求制冷量 (KW)
4.0 8.0
4
16.0
5
20.0
6
24.0
10
38.0
15
54.0
可用水冷机
PC 41.02-KE-S, PC 41.02-KEW-S PC 63.02-KE-S, PC 63.02-KEW-S
PPrroocceessss FFiibbeerr DDiiaammeetteerr 110000 µµmm
PPrroocceessss FFiibbeerr LLeennggtthh uupp ttoo 5500mm
BBPPPP
33 mmmm xx mmrraadd
FFoooottpprriinntt
典型的高功率光纤激光加工系统
典型的高功率光纤激光加工系统一般包括以下几个基本单元：
高功率光纤激光器系统 准直与聚焦系统 运动机构 控制系统 辅助系统
高功率光纤激光器的典型应用
传输光纤
操作光纤
机械手
准直聚焦系统
外部光闸
高功率光纤激光器系统
高功率光纤激光器系统包括以下几个模块：
传输光纤/操作光纤 光闸/光光耦合器 激光模块 激光模块电源 制冷机组 控制接口 监控软件
内置光光耦合器
YLR-xx-S2(SS2) series specifications
Multimode Fiber Laser with internal 2-ways Beam Switch on side
内置两路光闸
YLR-xx-CT series specifications
Multimode Fiber Laser with internal Fiber/Fiber coupler on top 内置光光耦合器
Modular Multi-KW Fiber Laser Very High Beam Quality
激光模块的监控
功率显示 模块选择显示
模块温度显示
激光模块电源
激光模块电源
电源状态监控
电源状态显示
典型制冷机组
连接方式
IPG标配的两种制冷机
IPG WW chiller
IPG Chiller
FEEDING FIBER直接输出的单模光纤激光器 在机柜上部带有光光耦合器的单模光纤激光器 FEEDING FIBER 直接输出的多模光纤激光器 在侧边带有光光耦合器的多模光纤激光器 在机柜上部带有光光耦合器的单模光纤激光器 在机柜侧边带有两路光闸的多模光纤激光器 在机柜侧边带有四路光闸的多模光纤激光器
P ≤ 2500 W
P ≥ 3000 W
YLR-xx-ST2(SST2) series specifications
Multimode Fiber Laser with internal 2-ways Beam Switch on top 内置两路光闸
P ≥ 3000 W
YLR-2000-S2T-QCW Fiber Laser
150um及以上
光闸
多路输出
光闸的光学原理图
反射镜
Feeding fiber
准直镜
耦合镜
PPrroocceessssffiibberr
光闸的种类
型号： FFS 2way
QB-
QB
ES
M=1.2
描述
操作光纤的 数目： 2way; 4way; 6way
传输光 纤类型 ：QB
操作光 纤类型 ：QB， QD
LCI-170.01-W-3, LCI-171.01-W-3 IHE-170.00-W-3, LC-170.01-A-3-5
PC 160.01-NZ-DIS, PC 160.01-NZW-DIS PC 160.01-NZ-DIS, PC 160.01-NZW-DIS
LC 260.01-A-3-5
PC 250.01-NZ-DIS, PC 250.01-NZW-DIS
uupp ttoo 1100mm
BBPPPP
<< 55 mmmm xx mmrraadd
FFoooottpprriinntt