光纤激光器
光纤激光器是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器,光纤激光器可在光纤放大器的基础上开发出来:在泵浦光的作用下光纤内极易形成高功率密度,造成激光工作物质的激光能级“粒子数反转”,当适当加入正反馈回路(构成谐振腔)便可形成激光振荡输出。
光纤激光器应用范围非常广泛,包括激光光纤通讯、激光空间远距通讯、工业造船、汽车制造、激光雕刻激光打标激光切割、印刷制辊、金属非金属钻孔/切割/焊接(铜焊、淬水、包层以及深度焊接)、军事国防安全、医疗器械仪器设备、大型基础建设等等。
光纤激光器的原理特性
由于光纤激光器采用的工作介质具有光纤的形式,其特性要受到光纤渡导性质的影响。进入到光纤中的泵浦光一般具有多个模式,而信号光电可能具有多个模式,不同的泵浦模式对不同的信号模式产生不同的影响,使得光纤激光器和放大器的分析比较复杂,在很多情况下难以得到解析解,不得不借助于数值计算。光纤中的掺杂分布对光纤激光器也产生很大的影响,为了使介质具有增益特性,将工作离子(即杂质)掺杂进光纤。一般情况下,工作离子在纤芯中均匀分布.但不同模式的泵浦光在光纤中的分布是非均匀的。因而,为了提高泵浦效率,应该尽量使离子分布和泵浦能量的分布相重合。在对光纤激光器进行分析时,除了基于前面讨论的激光器的一般原理,还要考虑其自身特点,引入不同的模型和采用特殊的分析方法,以达到最好的分析效果。
光纤激光器
光纤激光器的类型
按照光纤材料的种类,光纤激光器可分为:
1、晶体光纤激光器。工作物质是激光晶体光纤,主要有红宝石单晶光纤激光器和nd3+:YAG单晶光纤激光器等。
2、非线性光学型光纤激光器。主要有受激喇曼散射光纤激光器和受激布里渊散射光纤激光器。
3、稀土类掺杂光纤激光器。光纤的基质材料是玻璃,向光纤中掺杂稀土类元素离子使之激活,而制成光纤激光器。
4、塑料光纤激光器。向塑料光纤芯部或包层内掺入激光染料而制成光纤激光器。
光纤激光器的优势
光纤激光器作为第三代激光技术的代表,具有以下优势:
(1)玻璃光纤制造成本低、技术成熟及其光纤的可饶性所带来的小型化、集约化优势;
(2)玻璃光纤对入射泵浦光不需要像晶体那样的严格的相位匹配,这是由于玻璃基质Stark 分裂引起的非均匀展宽造成吸收带较宽的缘故;
(3)玻璃材料具有极低的体积面积比,散热快、损耗低,所以转换效率较高,激光阈值低;
(4)由于光纤激光器的谐振腔内无光学镜片,具有免调节、免维护、高稳定性的优点,这是传统激光器无法比拟的。
(5)光纤导出,使得激光器能轻易胜任各种多维任意空间加工应用,使机械系统的设计变得非常简单。
(6)胜任恶劣的工作环境,对灰尘、震荡、冲击、湿度、温度具有很高的容忍度。
(7)不需热电制冷和水冷,只需简单的风冷。
(8)高的电光效率:综合电光效率高达20%以上,大幅度节约工作时的耗电,节约运行成本。
(9)高功率,目前商用化的光纤激光器是六千瓦。
(10)输出激光波长多:这是因为稀土离子能级非常丰富及其稀土离子种类之多;
(11)可调谐性:由于稀土离子能级宽和玻璃光纤的荧光谱较宽。
总结,光纤激光器仅是激光器的其中一种,并且是第三代激光技术的代表。通过本文的讲解,相信大家对光纤激光器的认识会越来越深入,希望本文能对大家的工作有一定的指导作用。
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