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皮秒激光器技术在工业领域的应用

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一、国家重视,各级政府部门都在积极关注、规划、立项,多方面资金正在注入。特别是国家强调立项主体由大专院校,科研部门料转到以企业为主,这就促进了企业产品的自主创新,

  一、国家重视,各级政府部门都在积极关注、规划、立项,多方面资金正在注入。特别是国家强调立项主体由大专院校,科研部门料转到以企业为主,这就促进了企业产品的自主创新,技术升级。

  工具的革新带来的是生产效率和产品质量的提升,三维激光切割机的成长之路,也是中国“智”造的小小缩影。你身边有没有这样的高科技工具呢?留言和大家一起讨论吧~

  高功率皮秒以其高峰值功率、窄脉冲宽度(10-12s),在材料精细微加工、LED芯片划片、太阳能光伏,科学研究等领域得到了广泛的应用。相对于传统纳秒(10-9s),采用皮秒材料,具有加工精度高、热效应极小、加工边缘无毛刺等优点。相对于(10-15s),皮秒激光也有不少优势,由于不需要为了放大而展宽和压缩脉冲,皮秒激光器结构相对简单,因此成本效益更高,性能更可靠。同时,皮秒脉冲仍短到足以应付非常精确和无应力的微细加工。

  目前国内工业领域对于皮秒激光器的需求量很大,一年要在800台以上,大部分依赖于进口,价格昂贵,维护也非常麻烦。国内有几家提供皮秒激光器产品,受限于稳定性问题,市场占有率较低。

  工业用高功率皮秒激光器单脉冲能量通常需要达到微焦,甚至亚毫焦量级,而锁模种子激光器的频率达到MHz以上,种子的单脉冲能量通常为nJ量级,为了获得高的单脉冲能量,可以通过选脉冲技术将种子频率降低,然后通过高增益放大器实现高单脉冲能量输出。皮秒激光器工作原理如下图所示,结构主要包括种子激光器,选脉冲单元和放大器三个部分。MHz高频种子光脉冲通过声光或者电光调制器,选出kHz,脉冲再经过单级或者多级放大实现高单脉冲能量输出。主要关键技术如下:

  种子源技术是皮秒激光器的核心技术,种子源的性能直接决定皮秒激光器的稳定性和可靠性,皮秒激光器最不容易控制和出故障最多的地方就是种子激光器,如何延长可饱和吸收镜的使用寿命成为种子源技术的关键。种子激光器一般分基于半导体泵浦技术的固体种子和基于光纤技术的光纤种子两种。固体种子存在结构复杂,体积大,成本高,稳定性差等缺陷,其用于锁模的可饱和吸收镜承受较高功率和热量,寿命通常小于1500小时,为了满足10000小时的使用寿命,需要对可饱和吸收镜频繁换点。相比之下,光纤种子源可饱和吸收镜上承受的功率和热量低很多,使用寿命会长很多,即使可饱和吸收镜不换点,其寿命也可以达到10000小时以上。除此之外,光纤种子源还具有结构简单,制作成本低,性能稳定,基本免维护等优点,因此已经成为各大激光器供应商的首选。

  为了获得大单脉冲能量输出,种子脉冲需要经过高增益放大器放大来实现。皮秒放大器的难点在于如何控制放大后激光的光束质量以及如何避免放大器内部器件因承受高峰值功率而损坏。高增益放大器有三种:光纤放大器、再生放大器以及多程行波放大器。下表从几个维度,对三种放大器的优缺点进行对比。

  光纤放大器优点是输出功率高,放大增益高(>

  109),结构简单稳定,制作成本相对较低,缺陷是受光纤非线性影响,无法获得高单脉冲能量输出,通常小于10uJ。

  再生放大器优点是,放大器增益高,很容易获得>

  200uJ单脉冲能量输出,缺陷是放大腔结构复杂,对脉冲时序要求非常严格,同时需要加入电光腔倒空功能,制作难度大,成本高,稳定性不容易控制。

  多程行波放大器的优点是,结构简单,稳定可靠,制作成本低,很容易获得高功率高单脉冲能量输出,缺陷是单级放大增益小,一般可以达到103-104,但是可以通过增加放大级数来获得需要增益,目前绝大多数的激光器厂商采用这种放大器。

  除了种子源和放大器技术以外,皮秒激光器关键技术还包含泵浦源驱动和温控技术、选脉冲技术、脉冲同步技术、数据记录技术,功率调节和监控技术等。

  泵浦源驱动和温控技术决定泵浦光的功率和波长稳定性,从而直接影响输出激光脉冲的稳定性。选脉冲技术需要调制器具有

  贝林激光自2013年推出首款皮秒激光器以来,已经有超过500台皮秒激光器用于工业加工领域。2017年初推出新一代Amber系列皮秒激光器产品,该产品采用皮秒光纤种子源配合多程行波放大器实现高峰值功率皮秒激光输出,产品覆盖皮秒红外功率1-50W,皮秒绿光功率1-25W。皮秒脉冲宽度

  特殊的GPS灵感器针对定时应用进行了优化,因此可以连接到计算机来制作NTP服务器。 这些信息通常用于在实验室中提供准确的...

  AMC1211A-Q1是一款精密隔离放大器,其输出通过绝缘屏障与输入电路隔离,隔离屏障具有高抗磁干扰能力。根据VDE V 0884-11和UL1577,该屏障经认证可提供高达4.25 kV PEAK 的基本电流隔离。该隔离式放大器与隔离电源配合使用,可分离系统中可在不同共模电压电平下工作的部件,并保护低压部件免受损坏。 AMC1211A-Q1的高阻抗输入为优化用于连接高压电阻分压器或其他具有高输出电阻的电压信号源。该器件的卓越性能支持闭环系统中的精确,低温漂移电压或温度传感和控制。集成的缺少高端电源电压检测功能简化了系统级设计和诊断。 特性 符合汽车应用要求 AEC-Q100符合以下结果: 设备温度等级1:-40C至125C环境工作温度范围 器件HBM ESD分类等级2 器件CDM ESD分类等级C6 针对隔离电压测量优化的2V高阻抗输入电压范围 低失调误差和漂移: 1.5 mV(最大值),15V/ C(最大) ...

  LOG114 具有 2.5V 参考和非约束输出运算放大器的精密高速对数放大器

  LOG114专为测量通信,激光,医疗和工业系统中的低电平和宽动态范围电流而设计。该器件计算输入电流或电压相对于参考电流或电压的对数或对数比(对数互阻抗放大器)。 在双极性输入信号的宽动态范围内确保高精度(5V)或单(+ 5V)电源。片内包含特殊温度漂移补偿电路。在对数比应用中,信号电流可以来自高阻抗源,例如光电二极管或与低阻抗电压源串联的电阻器。参考电流由电阻与精密内部参考电压,光电二极管或有源电流源串联提供。 V LOGOUT 的输出信号具有比例因子每十倍输入电流0.375V输出,限制输出,使其适合5V或10V范围。输出可以通过其中一个可用的附加放大器进行缩放和偏移,因此可以匹配各种ADC输入范围。稳定的直流性能可在很宽的温度范围内精确测量低电平信号。 LOG114的额定温度范围为-5C至+ 75C,工作温度范围为-40C至+ 85C。 特性 优点: - 适用于高密度系统 - 一次供电精度 - 快速超过八十年 - 经过全面测试的功能 ...

  这种单片放大器电路包含四个30 dB对数级。每个级的增益使得每级的输出与输入电压在30dB输入电压范围内的对数成比例。电路的每一半都包含这些30 dB级中的两个,它们在一个差分输出中相加,与两级输入电压的对数之和成比例。四个级可以互连以获得120dB的理论输入电压范围。实际上,这允许输入电压范围通常大于80-dB,对数线性度为0.5-dB(参见应用数据)。带宽从直流到40 MHz。 该电路在军事武器系统,宽带雷达和红外侦察系统中非常有用。它用于数据压缩和模拟补偿。该对数放大器用于log IF电路以及视频和对数放大器。 TL441AM的工作温度范围为-55C至125C。 特性 优异的动态范围 宽带宽 内置温度补偿

  对数线 dB典型值 宽输入电压范围 参数 与其它产品相比特殊功能放大器 Rating Package Group Package Size: mm2:W x L (PKG) ...

  TS5V330视频开关是一个4位1的2路多路复用器/多路分解器,带有一个开关使能( EN )输入。当 EN 为低电平时,开关启用,D端口连接到S端口。当 EN 为高电平时,开关被禁用,D和S端口之间存在高阻态。选择(IN)输入控制多路复用器/多路分解器的数据路径。 低差分增益和相位使该开关成为复合和RGB视频应用的理想选择。该器件具有宽带宽和低串扰,因此也适用于高频应用。 该器件完全适用于使用I off 的部分关断应用。 I off 功能可确保损坏的电流在断电时不会回流通过器件。该开关在断电期间保持隔离。 为确保上电或断电期间的高阻态, EN 应绑定到V CC 通过上拉电阻;电阻的最小值由驱动器的电流吸收能力决定。 特性 低差分增益和相位 (D G = 0.64%,D P = 0.1 Deg Typ) 宽带宽(BW = 300 MHz Min) 低串扰(X TALK = ?? 63 dB Typ)

  低功耗 (I CC =最大3A) 具有接近零传播延迟的双向数据流 低导通电阻(r on = 3 Typ) ...

  XTR111 Precision Voltage-to-Current Converter/Transmitter

  XTR111是一款精密电压 - 电流转换器,专为标准0mA-20mA或4mA-20mA模拟信号而设计,可提供高达36mA的电流。输入电压和输出电流之间的比率由单个电阻器R SET 设置。该电路也可以进行电压输出修改。 外部P-MOSFET晶体管确保高输出电阻和宽泛的合规电压范围,从低于电源电压2V,V VSP ,电压远低于GND。 可调节的3V至15V子稳压器输出为附加电路提供电源电压。 XTR111提供MSOP和DFN表面贴装包。 特性 易于设计的输入/输出范围:0mA-20mA,4mA-20mA,5mA-25mA和电压输出

  非线V/C 精度:0.015% 单次供电 广泛的供电范围:7V至44V 输出错误标志( EF ) 输出禁用(OD) 可调电压调节器: 3V至15V 应用 通用电压控制电流源 3线传感器系统的电流或电压输出 PLC输出可编程驱动器 电流模式传感器激励...

  此放大器电路包含四个30 dB对数级。每个级的增益使得每级的输出与输入电压在30dB输入电压范围内的对数成比例。电路的每一半都包含这些30 dB级中的两个,它们在一个差分输出中相加,与两级输入电压的对数之和成比例。四个级可以互连以获得120dB的理论输入电压范围。实际上,这允许输入电压范围通常大于80-dB,对数线性度为0.5-dB(参见应用数据)。带宽从直流到40 MHz。 该电路在数据压缩和模拟补偿中非常有用。该对数放大器用于对数IF电路以及视频和对数放大器。 TL441M的特点是可在55C至125C的整个军用温度范围内工作。 特性 受控基线 一个装配/测试现场,一个制造现场 55C至125C的扩展温度性能 增强的减少制造源(DMS)支持 增强产品更改通知 资格谱系 出色的动态范围 宽带宽

  内置温度补偿 记录线-dB截面)。 。 。 1 dB Typ 宽输入电压范围 符合JE...

  LOG112和LOG2112是多功能集成电路,可计算输入电流相对于参考电流的对数或对数比。 LOG112和LOG2112的V LOGOUT 被调整为每十倍输入电流0.5V,确保在宽动态范围的输入信号上具有高精度。 LOG112和LOG2112具有2.5V基准电压源,可用于使用外部电阻产生精密电流基准。 低直流偏移电压和温度漂移可在指定温度范围内精确测量低电平信号。 C至+ 75C。 特性 易于使用的完整功能 输出缩放放大器 片上2.5V电压参考 高精度:0.2%FSO超过5个十年 宽输入动态范围: 7.5十年,100pA至3.5mA 低电流电流:1.75mA 宽电源范围:4.5V至18V 封装:SO-14(窄)和SO-16 应用 日志,日志比率: 通信,分析,医疗,工业,测试,一般仪器 光电信号压缩放大器 模拟信号压缩模拟前后的模拟信号压缩-DIGITAL(A /D)转换器 吸光度测量 ...

  TI TS3L100 LAN交换机是一个4位1:2多路复用器/多路分解器,带有一个开关使能(E)\输入。当E \为低电平时,开关启用,I端口连接到Y端口。当E \为高电平时,开关被禁用,I和Y端口之间存在高阻态。选择(S)输入控制多路复用器/多路分解器的数据路径。 该设备可用于替换LAN应用中的机械继电器。该器件具有低r on ,宽带宽和低差分串扰,适用于10 Base-T,100 Base-T和各种其他LAN应用。 使用I off 为器件完全指定部分断电应用。 I off 功能可确保损坏的电流在断电时不会回流通过器件。器件在断电期间具有隔离功能。 为了确保上电或断电期间的高阻态,E \应通过上拉电阻连接到V CC ;电阻的最小值由驱动器的电流吸收能力决定。 特性 宽带宽(BW = 350 MHz Min) 低差分串扰(X TALK = ?? 68 dB(典型值) 低功耗(I CC =最大10A) 双向数据流,近零传播延迟

  低导通电阻(r on = 5 典型) 数据I /O端口上的轨到轨切换(0到V CC ) ...

  XTR108 具有“智能”可编程信号调节的 4-20mA 两线mA双线变送器,专为温度和桥接传感器而设计。模拟信号路径中的零点,量程和线性化误差可通过标准数字串行接口进行校准,从而消除了手动微调。非易失性外部EEPROM存储校准设置。 全模拟信号路径包含输入多路复用器,自动调零可编程增益仪表放大器,双可编程电流源,线性化电路,电压基准,子调节器,内部振荡器,控制逻辑和输出电流放大器。可编程电平转换补偿传感器DC偏移。可选择的上下比例输出表示每个NAMUR NE43的超出范围和烧坏。当电源丢失时,将启动自动复位。 特性 完成发送器+ RTD线V) 消除电位计和修剪 数字校准 5V亚稳压器输出 串行SPI ??总线封装 应用 远程RTD变送器 压力桥变送器 应变计变送器 SCADA远程数据采集 称重系统 工业过程...

  XTR106是一款低成本,单片4-20mA,双线电流变送器,专为桥式传感器而设计。它提供完整的电桥激励(2.5V或5V参考),仪表放大器,传感器线性化和电流输出电路。 VREG引脚提供额外外部输入电路供电电流。 仪表放大器可用于各种增益范围,适用于各种输入信号类型和传感器。整个电流变送器(包括线性化电桥)的总不可调整误差足够低,允许在许多应用中无需调整即可使用。 XTR106在低至7.5V的环路电源电压下工作。 线性化电路通过控制电桥激励电压为传递函数提供二阶校正。即使采用低成本传感器,它也能提供高达20:1的非线性改善。 & XTR106采用14引脚塑料DIP和SO-14表面贴装封装,适用于?? 40C至+ 85C的温度范围。操作温度为55C至+ 125C。 特性 LOW TOTAL UNADJUSTED ERROR 2.5V,5V BRIDGE励磁参考 5.1V稳压器输出 低跨度漂移:25ppm /C最大 低偏移漂移:0.25V/C 高PSR:110dB min

  XTR101 高精度、低漂移 4-20mA 两线mA,双线发射器,包含一个高精度仪表放大器(IA),一个压控输出电流源,和双匹配精密电流基准。这种组合非常适用于各种传感器的远程信号调理,如热电偶,RTD,热敏电阻和应变仪桥。最先进的设计和激光微调,宽温度范围操作和小尺寸使其非常适合工业过程控制应用。此外,可选的外部晶体管可实现更高的精度。 双线发送器允许通过输入信号源调制电源电流,在单线对上提供信号和电源。变送器不受长距离电压降和电机,继电器,执行器,开关,变压器和工业设备的噪音影响。它可以由生产变送器模块的OEM或数据采集系统制造商使用。 特性 仪表放大器输入: 低偏移电压,最大30V 低电压漂移,0.75V /C max 低非线% 真正的双线操作: 单线电源和信号配对 电流模式信号传输 高抗噪性 双匹配电流源 广泛供应范围:11.6V至40V 规格范围:?? 40&de...

  LOG104是一个多功能集成电路,可计算输入电流相对于参考电流的对数或对数比。 LOG104在宽动态范围的输入信号上进行测试。在对数比应用中,信号电流可以来自光电二极管,来自电阻的参考电流与精密外部参考串联。 V OUT 的输出信号是每十倍输入电流调整至0.5V,允许七十年的输入电流,动态范围。 低直流偏移电压和温度漂移允许在很宽的环境温度范围内精确测量低电平信号。 LOG104的额定温度范围为5C至+ 75C,工作温度范围为-40C至+ 85C。 特性 易于使用的完整核心功能 高精度:超过5年的0.01%FSO

  

  宽输入动态范围: 7.5十年,100pA至3.5mA 低静态电流:1mA 宽电源范围:4.5V至18V 应用程序 日志,日志比率,反日志计算: 通信,分析,医疗,工业,测试,通用仪器 光电信号压缩放大器 模拟到数字(A /D)转换器前面的模拟信号压缩 注:受美国专利#6...

  TI TS5L100 LAN交换机是一个4位1:2复用器/解复用器,具有单个开关使能(E)\输入。当E \为低电平时,开关启用,I端口连接到Y端口。当E \为高电平时,开关被禁用,I和Y端口之间存在高阻态。选择(S)输入控制多路复用器/多路分解器的数据路径。 该设备可用于替换LAN应用中的机械继电器。该器件具有低r on ,宽带宽和低差分串扰,适用于10 Base-T,100 Base-T和各种其他LAN应用。 使用I off 为器件完全指定部分断电应用。 I off 功能可确保损坏的电流在断电时不会回流通过器件。器件在断电期间具有隔离功能。 为了确保上电或断电期间的高阻态,E \应通过上拉电阻连接到V CC ;电阻的最小值由驱动器的电流吸收能力决定。 特性 宽带宽(BW = 300 MHz Min) 低差分串扰(X TALK = ?? 60 dB(典型值) 低功耗(I CC =最大3A) 双向数据流,近零传播延迟

  低导通电阻(r on = 3 典型) V CC 工作范围从6 V到6.5 V I off 支持部分关机...

  XTR110是一款专为模拟信号传输而设计的精密电压 - 电流转换器。它接受0至5V或0至10V的输入,可连接4至20mA,0至20mA,5至25mA以及许多其他常用范围的输出。 精密片上金属膜电阻网络提供输入缩放和电流偏移。内部10V基准电压源可用于驱动外部电路。 XTR110采用16引脚塑料DIP,陶瓷DIP和SOL-16表面贴装封装。可提供商业和工业温度范围型号。 特性 4mA至20mA变送器 可选择的输入/输出范围: 0V至+ 5V,0V至+ 10V输入 0mA至20mA,5mA至25mA输出其他范围 0.005%MAX非线V参考输出 单一供电操作 供电范围广:13.5V至40V 应用: 工业过程控制 压力/温度变送器 电流模式桥接激励 接地传感器电路 当前数据获取的参考资料 测试设备的可编程电流来源 发电厂/能源系统监测 ...

  TS3V340 具有低而平坦的导通电阻的四路 SPDT 宽频带视频开关

  TI视频开关TS3V340是一个4位1的2路多路复用器/多路分解器,带有一个开关使能(EN)输入。当EN \为低电平时,开关启用,D端口连接到S端口。当EN \为高电平时,开关被禁用,D和S端口之间存在高阻态。选择(IN)输入控制多路复用器/多路分解器的数据路径。 低差分增益和相位使该开关成为复合和RGB视频应用的理想选择。该器件具有宽带宽和低串扰,因此也适用于高频应用。 该器件完全适用于使用I off 的部分断电应用。 I off 功能可确保损坏的电流在断电时不会回流通过器件。该开关在断电期间保持隔离。 为了确保上电或断电期间的高阻态,EN \应通过上拉电阻连接到V CC ;电阻的最小值由驱动器的电流吸收能力决定。 特性 低差分增益和相位(D G = 0.2%,D P = 0.1典型值) 宽带宽(B W = 500 MHz典型值) 低串扰(X TALK = ?? 80 dB(典型值) 具有接近零传播延迟的双向数据流 低且平坦的导通电阻(r on = 3 Typ) V CC 工作范围从3 V到3.6 V ...

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