作者：Gwenn Pallier（Cailabs）

　　激光加工需要極高的精度。高功率激光在焊接應(yīng)用中的一個關(guān)鍵問題是焦點偏移。Cailabs開發(fā)了創(chuàng)新的光束整形模塊，可最大限度地減少焦點偏移，并最大程度地提高焊縫質(zhì)量。為了分析激光束并證明該技術(shù)的卓越效果，該團隊依賴于知名機構(gòu)和MKS公司的測量技術(shù)。

　　Cailabs的成功故事始于2010年由Cailabs聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Jean-François Morizur和Nicolas Treps發(fā)明的專利技術(shù)MPLC（多平面光轉(zhuǎn)換）。自2013年公司正式成立以來，Cailabs已為工業(yè)、電信和航天領(lǐng)域的核心應(yīng)用，設(shè)計和制造了突破性光子產(chǎn)品。

　　在工業(yè)領(lǐng)域，該公司一直處于開發(fā)新光束整形技術(shù)、挖掘新潛力以及提高高功率激光應(yīng)用的效率、質(zhì)量和安全性的前沿。這家高科技公司與全球多家研究機構(gòu)密切合作，將其技術(shù)帶入現(xiàn)實世界，幫助合作伙伴優(yōu)化工藝。2024年，Cailabs在德國亞琛舉行的AKL國際激光技術(shù)大會上榮獲2024年激光技術(shù)創(chuàng)新獎（三等獎）。

　　焊接和測量挑戰(zhàn)

　　激光焊接在汽車生產(chǎn)中具有眾多優(yōu)勢，并為電動汽車開辟了新的技術(shù)設(shè)計，例如連接單個電池單元的激光焊接母線，或取代傳統(tǒng)繞線設(shè)計的發(fā)夾式定子。將兩種材料連接在一起通常并非易事。在焊接金屬時，輸入的熱量必須盡可能減少飛濺，不出現(xiàn)裂縫，熔化區(qū)域既不塌陷也不出現(xiàn)多孔。這時，光束成型技術(shù)就能大顯身手：光束的形狀對焊縫的質(zhì)量有重大影響。

　　然而，為了提高焊接效果，需要事先仔細確定激光參數(shù)，并在整個焊接過程中保持穩(wěn)定。在使用高功率時，挑戰(zhàn)也隨之而來：由于應(yīng)用了高能量，發(fā)射光學元件會發(fā)熱，有可能發(fā)生熱透鏡現(xiàn)象，導(dǎo)致工作平面上的焦點偏移。一旦焦點偏移，光束的參數(shù)就會發(fā)生顯著變化，導(dǎo)致質(zhì)量大幅下降。為了避免這種影響，Cailabs的Canunda-HP光束整形模塊不僅可以改變光束的形狀，而且只使用反射光學元件來實現(xiàn)這一目的。

　　測試和分析光束

　　在開發(fā)基于高功率激光的創(chuàng)新技術(shù)的過程中，會遇到如何分析和驗證新成型技術(shù)結(jié)果的問題。除了利用MKS測量技術(shù)（如Ophir功率傳感器和測量儀）進行內(nèi)部測量外，Cailabs的專家還與Maupertuis研究所建立了緊密的合作關(guān)系。

　　這家擁有高質(zhì)量測試平臺和設(shè)備的法國工業(yè)技術(shù)中心，采用了MKS的高端測量技術(shù)Ophir BeamWatch非接觸式光束輪廓測量系統(tǒng)。Cailabs的產(chǎn)品線經(jīng)理Gwenn Pallier解釋說：“我們深知，測量焦距偏移是驗證模塊效率的關(guān)鍵。Maupertuis研究所已經(jīng)在使用唯一一款可以進行實時測量的非接觸式光束輪廓測量設(shè)備，這與我們的目標不謀而合。Ophir BeamWatch掃描系統(tǒng)提供的結(jié)果，是我們開發(fā)過程的關(guān)鍵。”

　　優(yōu)化母線焊接

　　Cailabs的光束成型模塊應(yīng)用廣泛，其中許多應(yīng)用于汽車行業(yè)。例如，用于銅焊接的 Canunda-HP焊頭在Maupertuis研究所用于對10毫米厚的Cu ETP銅樣品進行焊接，以優(yōu)化母線焊接工藝。

　　輸送的光束由一個高強度的核心和一個功率較低的環(huán)形光束組成。測試在最佳條件下進行（8 千瓦，6米/分鐘），改變焦點位置。焦點位置由BeamWatch設(shè)備進行測量。Maupertuis研究所首席技術(shù)官David Lemaître概述道：“Ophir BeamWatch掃描系統(tǒng)通過測量激光束的瑞利散射來提供關(guān)鍵參數(shù)。由于光束本身根本不會被接觸到，因此能夠分析沒有上限的高功率激光束，同時設(shè)備本身也很輕便，易于操作。”

　　測量技術(shù)激發(fā)信心

　　汽車行業(yè)遵守嚴格的流程和法規(guī)。引進新的制造技術(shù)需要進行嚴格測試，以確保所生產(chǎn)部件的質(zhì)量。Canunda-HP環(huán)形整形機能產(chǎn)生具有長景深和最小焦距偏移的環(huán)形光束輪廓。這些特性只能通過非接觸式實時光束輪廓測量技術(shù)進行測量，因此在Maupertuis研究所使用Ophir BeamWatch設(shè)備進行的測量對Cailabs至關(guān)重要。

　　正如Pallier解釋的那樣：能夠驗證光束整形模塊的穩(wěn)定性，對于潛在客戶來說非常重要。我確信，正是因為使用Ophir BeamWatch設(shè)備進行了測量，我們才贏得了一些客戶。

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