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光纖激光器的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

發(fā)布時(shí)間:2023-07-22 10:02 人氣:

光纖激光器是指用摻稀土元素玻璃光纖作為增益介質(zhì)的激光器,光纖激光器可在光纖放大器的基礎(chǔ)上開發(fā)出來(lái):在泵浦光的作用下光纖內(nèi)極易形成高功率密度,造成激光工作物質(zhì)的激光能級(jí)“粒子數(shù)反轉(zhuǎn)”,當(dāng)適當(dāng)加入正反饋回路(構(gòu)成諧振腔)便可形成激光振蕩輸出。光纖激光器應(yīng)用范圍非常廣泛,包括激光光纖通訊、激光空間遠(yuǎn)距通訊、工業(yè)造船、汽車制造、激光雕刻激光打標(biāo)激光切割、印刷制輥、金屬非金屬鉆孔/切割/焊接(銅焊、淬水、包層以及深度焊接)、軍事國(guó)防安全、醫(yī)療器械儀器設(shè)備、大型基礎(chǔ)建設(shè)等等。

光纖激光器作為一種應(yīng)用廣泛的激光配件,并大量的運(yùn)用在激光切割機(jī)、激光焊接機(jī)、激光打標(biāo)機(jī)設(shè)備中,因其具有一些不可比擬的優(yōu)勢(shì)。

(1)玻璃光纖制造成本低、技術(shù)成熟及其光纖的可饒性所帶來(lái)的小型化、集約化優(yōu)勢(shì);

(2)玻璃光纖對(duì)入射泵浦光不需要像晶體那樣的嚴(yán)格的相位匹配,這是由于玻璃基質(zhì)Stark 分裂引起的非均勻展寬造成吸收帶較寬的緣故; 

(3)玻璃材料具有極低的體積面積比,散熱快、損耗低,所以上轉(zhuǎn)換效率較高,激光閾值低;

(4)輸出激光波長(zhǎng)多:這是因?yàn)橄⊥岭x子能級(jí)非常豐富及其稀土離子種類之多;

(5)可調(diào)諧性:由于稀土離子能級(jí)寬和玻璃光纖的熒光譜較寬。

(6)由于光纖激光器的諧振腔內(nèi)無(wú)光學(xué)鏡片,具有免調(diào)節(jié)、免維護(hù)、高穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn),這是傳統(tǒng)激光器無(wú)法比擬的。

(7)光纖導(dǎo)出,使得激光器能輕易勝任各種多維任意空間加工應(yīng)用,使機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)變得非常簡(jiǎn)單。

(8)勝任惡劣的工作環(huán)境,對(duì)灰塵、震蕩、沖擊、濕度、溫度具有很高的容忍度。

(9)不需熱電制冷和水冷,只需簡(jiǎn)單的風(fēng)冷。

(10)高的電光效率:綜合電光效率高達(dá)20%以上,大幅度節(jié)約工作時(shí)的耗電,節(jié)約運(yùn)行成本。

(11)高功率,目前商用化的光纖激光器是六千瓦。

早期對(duì)激光器的研制主要集中在研究短脈沖的輸出和可調(diào)諧波長(zhǎng)范圍的擴(kuò)展方面。今天,密集波分復(fù)用(DWDM)和光時(shí)分復(fù)用技術(shù)的飛速發(fā)展及日益進(jìn)步加速和刺激著多波長(zhǎng)光纖激光器技術(shù)、超連續(xù)光纖激光器等的進(jìn)步。同時(shí),多波長(zhǎng)光纖激光器和超連續(xù)光纖激光器的出現(xiàn),則為低成本地實(shí)現(xiàn)Tb/s的DWDM或OTDM傳輸提供理想的解決方案。就其實(shí)現(xiàn)的技術(shù)途徑來(lái)看,采用EDFA放大的自發(fā)輻射、飛秒脈沖技術(shù)、超發(fā)光二極管等技術(shù)均見報(bào)道。

光纖激光器作為第三代激光技術(shù)的代表,具有其他激光器無(wú)可比擬的技術(shù)優(yōu)越性。不過(guò),我們認(rèn)為,在短期內(nèi),光纖激光器將主要聚焦在高端用途上隨光纖激光器的普及,成本的降低以及產(chǎn)能的提高,最終將可能會(huì)替代掉全球大部分高功率 CO2激光器和絕大部分的YAG激光器。

標(biāo)簽: 光纖激光器

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