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光纤激光器的发展趋势

导读: 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。

  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。

  随着技术的提高,光纤激光器将在以下两方面获突破。

  第一:光纤激光器本身性能的提高:如何提高输出功率和转换效率,优化光束质量,缩短增益光纤长度,提高系统稳定性并使其更加小巧紧凑是未来光纤激光器领域研究的重点。

  第二:新型光纤激光器的研制:在时域方面,具有更小占空比的超短脉冲锁模光纤激光器一直是激光领域研究的热点,高功率飞秒量级脉冲光纤激光器一直是人们长期追求的目标。在频域方面,宽带输出并可调谐的光纤激光器将成为研究热点。

  国内在这一领域的研究开展的也比较早,不论是理论上还是实验上,都取得了不少研究成果。不过,与国外相比,还存在较大的差距。特别是针对高性能光纤激光器的研究相对较少,实用化方面所做的工作也远远不够,效果也不是很理想。因此,很有必要进一步加强对被动锁模光纤激光器的研究。

  光纤激光器最显著的优势是具有极高的泵浦效率。一般情况下泵浦转换效率为70%-75%,比工业用二级管泵浦的固体激光器(DPSSL)高得多。如此高的转换效率降低了激光器系统制冷和功率需要,能够比传统固体激光器的结构更为紧凑,加之全光纤结构可提供非常坚固和高可靠的封装设计。而且,光纤激光器可显著增强输出的光束质量。

  另一个重要的优势在于:光纤激光器技术可大大延长器件寿命(与目前的DPSSL相比),该优势已使近几年关注光纤激光器的工业激光器公司不断增大投人,因为从应用层面上讲长期可靠性工作非常重要。光纤激光器还具有其他优势:由于光纤激光器的激光介质本身就是导波介质,祸合效率高;光纤激光器可方便地与目前的光纤传输系统高效连接;纤芯可做得很细,能实现高功率密度;光纤的散热性能好,因此光纤激光器具有很高的转换效率以及很低的阂值;光纤激光器的输出波长涵盖范围极广,从400一3400nm,可满足各方面的应用需求,在工商业、通信、军事、医学等方面都有很好的应用前景,因此光纤激光打标机的市场还潜在巨大的空间。

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