支持1 kW的空间光调制器(SLM)开拓激光加工新领域
─“可变光束成形”的创新技术控制了对抗热量的斗争─
santec最近开发出一种兼容近红外波长(1 μm频带)的空间光调制器“SLM-310”，可承受1 kW的光功率。
这是由于激光加工和金属3D打印等工业领域对使用更高功率激光的光束成形的需求不断增加。我们与参与开发的技术人员讨论了该产品的开发背景和技术独创性。
从现场的声音中诞生的新可能性
目前，在需要高速加工的领域中，使用电流式扫描仪的激光加工装置被使用。该方法通过移动连接到电流罩电动机的镜子 (电流罩镜子) 来高速且高精度地照射激光。可以对应金属和树脂等各种材料，是标准的加工方式之一。但是近年来，我们收到了客户的以下意见。
“每次处理内容发生变化时，都需要更改激光处理的设置，这需要时间”、“在大范围加工时，光束的形状会发生变化，容易出现质量偏差”
在实际生产中，基于不同加工对象与工艺需求对光束图案进行调整时，常需反复拆装衍射元件、透镜等Chinese (Simplified) Translate suggestion 光学部件。这一操作不仅大幅延长设备调试时间，更显著增加耗材更换与人工运维成本。与此同时，随着复杂曲面加工场景的持续拓展，以及金属基复合材料、高反射率合金等新材料的广泛应用，市场对高功率激光设备的适配性、稳定性与智能化调控能力提出了更高要求，迫切需要能够兼容千瓦级激光的创新解决方案。
为了满足这些需求，空间光调制器被认为是有前途的解决方案。因为光束的形状和照射模式可以通过软件自由控制，所以不需要物理设置更改。然而，传统的空间光调制器对kW级高功率激光的耐光性较差，在激光加工和金属3D打印中使用时受到限制。我们的目标是打破这一技术“极限”，实现真正适用于高功率激光器的空间光调制器。
开发概念
我们的目标是“支持1kW的LCOS型空间光调制器”。1 kW対応LCOS型空間光変調器
1 μm频带是光纤激光的主要波长，由于量产经验丰富且成本相对较低，因此广泛应用于激光加工领域。本产品的设计充分考虑了这些工业领域的应用。
挑战“1 kW耐光性”
控制高功率的关键是发热抑制、散热性和耐热性。
彻底调整这三个要素是实现高功率化不可或缺的。从冷却结构设计到高散热材料选择，以及适用于高功率应用的液晶材料选择，开发团队从头开始重新设计传统的空间光调制器。
“如果是以前的设计的话，即使是液晶灼烧那样的激光功率，也能抑制超出预想的发热。”
在第一台机器的测试中，负责人笑着说他怀疑测量结果。
特别令人印象深刻的是“巧合错误”成为一个重大突破。
“一位成员使用了错误的材料。但当我尝试它时，我得到了意想不到的好结果。”
通过偶然和稳定的反复试验，一种结合了1kW耐光性和高光调制性能的新型空间光调制器诞生了。之后，我们进行了10多次长期可靠性测试。经过不断改进，即使在高功率环境下也能实现稳定的运行和卓越的性能。
加工的速度和灵活性，以及未来
与传统方法不同，空间光调制器可以在软件上实时快速地改变激光的照射范围和模式。此外，由于一次照射可以对多个地方进行一次加工，因此可以缩短节拍时间并提高生产效率。此外，由于激光能量可以精确控制，因此可以仅将热量集中在需要的位置。这样可以抑制飞溅，有助于稳定质量。另外，由于可动部件少，也关系到提高装置整体的耐久性。
今后，“以空间光调制器为前提的激光加工装置的设计”有可能成为主流。
“我们还计划最终以OEM供应为目标进行量产。我们的目标是在行业中全面引入，而不是像以前一样仅满足大学和研究机构的个别需求。”
在现场挑战“未知”
这款产品的开发，终于为我们与 “热” 的长期斗争画上了句号，这是不同专业背景的团队成员凝聚智慧与经验的成果。
“说实话，也有点不安。在实际现场运行数千小时时的耐用性是多少？但我们积累的所有改进都是我们的信心。在那之后，肯定会有我们开发人员无法想到的需求。我希望在收到反馈的同时一起改进。”
当你得到成品时，你有什么印象？
“好重！不，是物理上的很重(笑)。但就是这样，内容很充实。技术和思想都是如此。”
这种新的SLM创造了前所未有的自由光束控制。这是用“光”改变激光加工未来的坚实一步。
santec将继续通过开发以光学技术为核心的解决方案来支持制造现场的优化与发展。
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