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光纤激光的技术应用及发展趋势

导读: 近年来,随着各种关键技术的突破,光纤激光器得到了长足的发展。作为第三代激光技术的代表,光纤激光器具有其他激光器无可比拟的技术优越性。

  近年来,随着各种关键技术的突破,光纤激光器得到了长足的发展。作为第三代激光技术的代表,光纤激光器具有其他激光器无可比拟的技术优越性。这几年随着各种商用光纤激光器的面市,光纤激光器被应用到众多领域。

  1、光纤激光器的优势:

  1.1、增益介质的表面积/体积比大

  光纤激光器采用光纤做增益介质,具有很大的表面积/体积比,这使其具有非常好的散热性能,因此,即使非常高功率的光纤激光器,增益介质也不会受到热损害,一般无需对增益介质采取特别的散热措施,而其他种类的激光器,增益介质的散热问题是需要重点考虑的,因此,该特点是光纤激光器所独有的。

  1.2、优异的双波导限制机制

  高功率全光纤激光器采用双包层有源光纤,这种双包层光纤是一种双波导结构,高功率的多模泵浦光被限制在直径较大的内包层中传输,为采用高功率廉价的多模 泵浦光提供了条件,信号激光在直径很小的具有圆对称波导结构的纤芯中产生和传输,在小芯径纤芯波导的限制下,信号激光可获得理想的光束质量和极小的出光光 斑直径,这是全光纤激光器独具吸引力的重要特点,在高功率激光器中,目前还没有一种激光器能够超越。优异的光束质量和极小的出光光斑直径在激光应用中具有 非常重要的意义,可使后续应用设备的光学系统更简单,体积更小,工作距离更长,激光聚焦光斑更小,工作效率更高,加工深度更深,加工质量更好等等。

  1.3、固有的全封闭柔性光路

  全光纤激光器的光路全部由光纤和光纤元件构成,光纤和光纤元件之间采用光纤熔接技术连接,整个光路完全封闭在光纤波导中。这种天然的全封闭性光路一旦形 成,无需另加隔离措施即可自成体系,实现与外界环境的隔离。由于光纤细小并具有很好的柔性,光路可盘绕和沿细小的管道穿行,因此,全光纤激光器能够在比较 恶劣的环境下工作,输出光可穿过狭小的缝隙或沿细小的管道进行远距离传输。这些特点在工业应用中优势巨大,激光器不但能适应比较恶劣的工作环境,而且可使 激光器远离出光点,可将激光引入到以前很难到达的地方,可非常容易移动和改变出光点,实现多加工点共用一台激光器,可使激光加工设备的设计具有更高的灵活 性等等。

  1.4、光路具有免维护特性

  如前所述,全光纤激光器的光路全部由光纤和光纤元件构成,光纤和光纤元件之间 采用光纤熔接技术连接,因此,光路一旦完成,即形成一个整体,实践证明,这样形成的连接结构和连接参数将长期保持稳定,如果光纤和光纤元件本身能有长期稳 定性,整个光路将长期稳定,无需维护。需要特别指出的是,这种免维护的特性并非不可维护和维修,在需要的情况下,整个光路的维护和维修同样可以进行,因 此,与气体和固体等激光器需要频繁的维护和维修相比,全光纤激光器光路的免维护特性异常优异,而与半导体激光器的不可维修性相比,全光纤激光器的可维护性 和可维修性又表现出明显的优势。

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