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固态激光器与光纤激光器在打标市场正面交锋

导读: 光纤激光器技术已经从2002年的“缝隙角色”(niche play)成长为今天的主流激光器技术,然而二极管泵浦固态激光器的发展又如何呢?

  光纤激光器技术已经从2002年的“缝隙角色”(niche play)成长为今天的主流激光器技术,然而二极管泵浦固态激光器的发展又如何呢?尽管在过去的5年间,二极管泵浦固态(DPSS)激光器可能在性能指标方面没有太大改善,但是其在制造工艺上的进步,却对它们的性能产生了积极的影响。

  美国相干公司开发了一种独特的装配机制,用于装配DPSS 激光器谐振腔中实现必需的性能和成本特征的光学元件,同时还开发了机器辅助的装配方法,用以实现单元到单元的高度一致性。一般的工业激光打标应用要求光源结构坚固,并且在瞄准稳定性、高光束质量(低M2值)以及低噪声方面具有较高的性能。在很宽的工作温度范围以及苛刻的工业制造环境中,激光器必须要十分可靠地保持上述性能。而且,打标应用对成本极其敏感,因此用于打标的激光器的制造成本必须要低廉。

  光纤激光器:劳动密集型

  光纤激光器完全是由光纤——又长又细的玻璃纤维制成的。这既是长处也是缺点。由于光纤本身仅比人的头发略粗,因此光纤激光器的制造过程中大部分工作是对光纤的操作和封装。

  从基本结构上看,光纤激光器包括两个光纤布拉格光栅和一段增益光纤,此外还需要将光束从多模二极管光源耦合到增益光纤中,这通常是通过增加一个叫做合束器的元件来实现的。这五个光学元件——光纤布拉格光栅、合束器、增益光纤、合束器以及另一个光纤布拉格光栅要熔接在一起。

  如今,这种光纤激光器(尤其是用于打标的激光器)的结构可以采取另外一种叫做主振功率放大器(MOPA)的形式来实现。这种结构的起始端不是光纤布拉格光栅,而是一个单模激光二极管,后面是一级或二级功率放大器。这些放大器是由与第一个例子中相同的增益光纤与合束器构成的。

  为了使这两种基本结构在工业应用中足够稳固,激光器的封装就成了一个关键问题。应力和热隔离是光纤激光器系统中要仔细控制的关键因素。应力可能引起光纤折射率的改变,从而影响激光输出模式;而热隔离对于制造光纤包层和熔接节点至关重要。

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