為什么IPG對自己激光器的性能與使用壽命有如此的信心？

IPG是全球領先的光纖激光器開創(chuàng)者和制造商，我們生產(chǎn)的激光器可實現(xiàn)更高精度、更快加工速度、更靈活的生產(chǎn)方式和更高的制造效率。其獨特的光纖設計具備高放大及高性能的光束質(zhì)量，確保了產(chǎn)品的高質(zhì)量、可靠性和適用性。

其中，我們激光器的技術基石源自于IPG卓越的包層側面泵浦技術和分布式單芯結二極管泵浦結構，它們在IPG超過二十年的大量投資與創(chuàng)新中不斷得到完善。作為有源光纖的泵浦源，二極管的壽命影響著激光器的故障率和使用壽命，更高的二極管壽命決定了激光器更低的故障率與更低的售后成本，大大減少了客戶的停機時間和維修成本。

本期我們要介紹的就是IPG光纖激光器的核心奧秘 - 以極低成本實現(xiàn)超高輸出功率和卓越光束質(zhì)量的分布式單芯結二極管泵浦結構技術。

01 技術研發(fā)

IPG是全球領先的單芯結多模二極管制造商，擁有規(guī)模龐大的二極管研發(fā)基地。在全球已有上萬臺高功率光纖激光器投入到生產(chǎn)應用當中，其中一些已持續(xù)工作了10 年以上，在光纖激光器和二極管壽命方面，IPG的核心技術經(jīng)驗毋容置疑。

在裝入激光器之前，IPG首先會對二極管光源進行100%的測試驗證，測試通常在大幅提升的高溫環(huán)境和超負載條件下的電流環(huán)境中進行，測試時間超過1500小時。只有通過測試的二極管才能在設備中投入使用。無論是用于材料加工的10kW光纖激光器還是電信行業(yè)的寬帶光纖放大器，所配套的二極管都需要經(jīng)過類似的測試流程。

PLD壽命加速測試曲線（1萬小時）

02 單發(fā)射極二極管

• IPG單發(fā)射極半導體二極管可以同時形成獨立的發(fā)光元件組件，提供高效可靠的電源
• 任何單個發(fā)射器泵的故障不會影響其余泵組件的性能
• IPG單發(fā)射極二極管的耦合效率（90-95%）和能量效率（50-60%）明顯高于巴條堆棧替代方案

核心部件決定了激光器的整體性能和質(zhì)量。外購核心部件可能導致激光器整體性能和質(zhì)量難以控制，進而導致激光集成設備的性能和質(zhì)量不易控制。IPG卻能夠對其光纖激光器的核心技術——有源光纖和半導體泵浦二極管從性能、成本到生產(chǎn)進行垂直整合生產(chǎn)，全程掌控。從而對自主研發(fā)生產(chǎn)的光纖和泵浦二極管，不僅具有成本效益，且提供出色的光束質(zhì)量。

IPG的單芯結二極管壽命超過100,000 小時，與傳統(tǒng)方案不同，頻繁開關調(diào)制 IPG二極管并不會影響預期壽命。IPG 泵浦遵循電信標準密封，因此不受最具侵蝕性的工業(yè)環(huán)境影響，包括潮濕、粉塵和振動。IPG 單芯結泵浦具有超高的可靠性，這在我們的實驗室中得到證明 ，在實際激光制造產(chǎn)線中也得到證實。

IPG分布式單發(fā)射泵浦

IPG 使用分布式單芯結泵浦結構，其組成各個獨立元件的集合。與巴條泵浦相反，任何單芯結泵浦故障不會影響其他泵浦的性能與可靠性。分布式泵浦的優(yōu)點包括可擴展性、模塊化設計和靈活性、簡單的熱量管理、幾乎不受限的泵浦冗余性以及方便的二極管更換。分布式泵浦無需光學對準，因此是唯一真正無需維護的泵浦解決方案 - 只有光纖激光器才能實現(xiàn)這種便利。

巴條泵浦

激光二極管巴條，也被稱為整體激光二極管陣列，將多個發(fā)射器在大面積芯片上組合。一根二極管巴條上的發(fā)射器數(shù)量從 10 個到 100 個不等。巴條結構迫使所有發(fā)射器共享一個電源和熱量管理系統(tǒng)。熱電間的相互影響嚴重限制二極管巴條的使用壽命，并對其性能產(chǎn)生嚴重約束。巴條或堆棧的壽命通常受最弱的發(fā)射器或不可靠的微通道水冷系統(tǒng)限制�；�于巴條的泵浦方案的不足正是驅動光纖激光器技術快速超越碟片或條形固態(tài)激光器的主要因素。

IPG 一流的二極管泵浦技術利用了自身極為豐富的行業(yè)研發(fā)和技術創(chuàng)新經(jīng)驗，各晶圓嚴格符合行業(yè)標準，將IPG的激光器與使用壽命較短的二極管巴條、堆棧技術泵浦源產(chǎn)品所區(qū)分。因此，IPG單芯結二極管能提供更高的泵浦亮度，并且電光轉換效率高達巴條堆棧泵浦的兩倍。單芯結泵浦能夠利用簡單的水甚至強制風冷，相反，巴條堆棧則需要使用高成本、低穩(wěn)定性和高度復雜的微通道冷卻器。

03 垂直整合

基于垂直整合策略，IPG自主設計和制造所有關鍵部件，從有源和無源激光器、高質(zhì)量種子和泵浦二極管、有源光纖盒以及模塊化諧振腔、泵浦耦合器、合束器、聲光調(diào)制器、光纖體布拉格光柵、非線性和有源晶圓、各種微型的、數(shù)量眾多的光學設備、電源以及激光器控制器，到直接影響客戶體驗的傳輸光纖、加工頭、光閘開關以及水冷器，全方位把控產(chǎn)品質(zhì)量，保證每一臺生產(chǎn)出來的IPG激光器都是高性能和高質(zhì)量的。通過對關鍵部件的質(zhì)量、性能和成本進行全面控制，IPG 能夠提供不斷超出客戶預期的激光器解決方案。

我們是一家垂直整合的公司。我們成功的關鍵是我們的技術都是自己開發(fā)的，這使其成本與質(zhì)量更加可控。這使得我們的產(chǎn)品獨立于任何其他品牌。我們希望將IPG獨特的光纖激光器更多地在不同行業(yè)市場投入應用，來實現(xiàn)更廣泛、更高效、更高質(zhì)量的激光智能制造。

文章來源：IPG光纖激光器

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