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飞秒光纤激光器及其在微细加工中的应用

导读: 飞秒激光器的脉宽极窄,瞬问功率极高,既使平均输出功率为lW,峰值功率也能达到千瓦级至兆瓦级以上。飞秒激光器现已应用于以往纳秒脉冲激光器或连续波激光器无法应用的各种领域。

  飞秒光纤激光器是一种主要由光纤激光器构成,具有飞秒(10负15次秒)区持续时间的脉冲激光器

  飞秒激光器的脉宽极窄,瞬问功率极高,既使平均输出功率为lW,峰值功率也能达到千瓦级至兆瓦级以上。飞秒激光器现已应用于以往纳秒脉冲激光器或连续波激光器无法应用的各种领域。

  1990年,日本爱信精机公司以IMRA AmericaInc.的名字在美国成立了一家子公司,门从事飞秒光纤激光器的研发、生产、销售与应用开发工作。因此“IMRA”既是美国研究法人的名字,又是爱信精机公司生产的激光器的商标名称,这是在美国研究开发、日本制造的激光器。

  1、飞秒光纤激光器的优点

  1.1、小型 轻便

  光纤激光器在确保必要光学长度的同时,可将光纤卷成半径约3cm的环形。与固体激光器相比,光纤激光器的体积大幅缩小。光纤形态每单位体积的表面积大于棒状或片状晶体激光器,散热效果好,不需要冷却器等外围装置,因此在这方面又大幅缩小了激光器的体积。

  1.2、高可靠性 高稳定性

  光纤激光器是由光纤部件组装而成。这些光纤部件采用电弧熔接的方法,因此光学轴长期无偏移,这种连接方法确保了光纤激光器的稳定性和可靠性。另外,IMRA激光器系统外部采购的元器件都严格选用高可靠性的光通信部件,这也对激光器系统的高可靠性提供了保障。

  1.3、高光束质量

  单模光纤输出的光是近乎理想的点光源,输出光束的圆度和强度分布较容易获得接近理想的高质量输出光束。飞秒光纤激光器在用于微细加工时,聚焦光束很容易达到透镜的聚焦极限,因此适于微细加工。

  1.4、低功耗

  现已广泛使用的钛宝石飞秒激光振荡器的晶体吸收波长在530nm附近,将大功率Nd:YAG激光器的波长转换成530nm来泵浦激光器,既需要大型Nd:YAG激光器,又需要冷却器,其电能消耗很大。而光纤激光器则不需要冷却器,可以用二极管激光器直接泵浦。结果表明,飞秒光纤激光器的电光转换效率优于钛宝石飞秒激光器1个数量级。

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