任务1-9光纤激光打标机

1、激光加工设备教学单元设计项目 1 激光打标设备 任务 9 光纤激光打标机授课 班级上课时间年 月 日 第 节上课 地点所用 课时2教学 目标能力（技能）目标知识目标了解光纤激光器的结构组成， 培养爱岗敬业 的奉献精神。光纤激光器的结构组成，光纤激光器应用于激光标 刻的优势， 光纤激光打标系统的应用， 激光打标机 的发展。重点 难点 及解决 方法重点：光纤激光器的结构组成 难点：光纤激光打标机的工作原理 解决方法： 1、通过实物观摩光纤激光器的结构，增强学生的直观印象，为解决本课的教学重点打好基础。 2、通过 PPT演示与现场观看实物和体会，突破本课的难点。参考 资料王中林 . 激光加工设备与工

2、艺 M. 武汉：华中科技大学出版社， 2011.郑启光 . 激光加工工艺与设备 M. 北京：机械工业出版社， 2010.王秀军 . 激光加工实训技能指导（下册） M. 武汉：华中科技大学出版社， 2014教学 设计 基本 框架第一部分：组织教学和复习上次课主要内容 （时间： 分钟） 提问：1. 列举 CO2 激光打标机常见故障及解决办法。2. 操作 CO2 激光打标机注意事项。 第二部分：学习新内容 【步骤一】 说明主要教学内容、目的 （时间： 分钟） 了解光纤激光器的结构组成， 光纤激光器应用于激光标刻的优势， 光纤激光打标系统的应用， 激光打标机的发展。【步骤二】 新知识的引入 （时间：

3、分钟） 光纤作为现代光传输的主要材料，已经被广泛应用于各行各业，在激光器中同样如此。光 纤激光器是一种特殊的激光器，他的结构相比较传统激光器有明显不同，同时谐振腔结构尤为特 殊。【步骤三】新知识学习 （时间： 分钟）知识点一：光纤激光器的结构组成光纤激光标刻系统的基本结构如图 1 所示。方框 a 内是光纤激光器，是激光标刻系统的核 心，它采用多个小功率风冷激光二极管作为泵浦源，通过多分枝耦合进单根激光光纤，以掺稀土 元素（ Nd，Yb 或者 Er ）光纤作为激光介质，以反射镜，光纤光栅作为谐振腔，可脉冲和连续运 转。新型光纤激光器具有单模输出，散热特性好，效率高，结构紧凑等特点，特别适合高精度

4、的 激光标刻工业。工作物质 - 双包层特种光纤，光光转换效率 80%，多点泵浦功率大，热效应小。典型的 10-100KHz 高重复率工作， 10W-20W平均功率输出的 光纤激光器成品的体积仅有 22 2510cm,而且没有水冷系统，体 积大为缩小。 因为激光二极管是低电压工作， 光纤激光器的电光效 率高达 70，驱动电源的大小与灯泵 Nd-YAG激光器相比是微不足 道的。b 是激光二级光驱动电源。 c 光纤激光器控制器， 用于控制光 纤激光器的工作状态， 同时， 打标机的控制微机通过它控制激光输出。d 为振镜系统 , 是光纤激光打标系统的重要部件，激光通过振镜的运动，在需打标的部件上走出特定

5、的轨迹。 激光束通过它聚焦到工件表面。e 是 f-q 镜，d振 镜工光纤激光打标机结构示意图在振镜系统工作流程中。 （请阅读教材）情景展示】 播放光纤激光器的结构组成思考与提问】 1、光纤激光标刻系统的基本结构有哪些？2 、请阅读课本，说明振镜系统的工作原理。3 、软件控制系统的作用是什么？知识点二：光纤激光器应用于激光标刻的优势1 、光束质量好，接近衍射极限。 TEM00基横模输出， M2 接近 1，光束发散角为 0.24mrad ；2 、脉冲重复频率高，输出功率稳定，单脉冲能量波动小于1，从而可实现高速激光标刻，还可精确控制光斑的大小，深度，形状；3 、高效率，插头效率高达 20 ，电光转

6、换效率可达 70；4 、环境适应能力强，可在高震动，高湿度的环境下连续正常工作。5 、无水冷装置，体积小，效率高，可靠性高，长时间免维修，节约使用成本。【思考与提问】 光纤激光器应用于激光标刻的优势知识点三：光纤激光打标系统的应用1) 在金属材料上的标刻，光纤激光打标机可以在很多金属样品上刻画出清晰的痕迹，特别是在一 些经过表面处理的金属样品上，比如染黑，染色，表面电镀等，特别适合在这些样品上做精密标 刻。2) 有机聚合物 , 皮革及塑料制品上的标刻，主要应用于一些电子元件。3) 金属及有机聚合物薄片上的精密加工， 光纤激光打标机可以在这些材料上加工出一些尺寸微小 的复杂图案，这是普通加工机床无法达到的。光纤激光器可以在 0.1 毫米厚钽箔上制作的特殊软 边光栏，其边缘刻制的花样可以任意设置，最小孔径达到4 毫米以下。还可以在聚烯亚胺薄膜刻的 0.2 毫米直径的小孔列阵，小孔的分布也可以任意设置。知识点四：激光打标机的发展【 要求 】阅读教材本任务相应的内容，并能回答下列问题：1、激光打标机种类有哪些？2、其应用主要表现在哪些方面？3、激光打标机简述激光打标机的发展过程。【学生回答与教师小结】【步骤四】总结 (时间： 分钟) 光纤激光打标机相