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光纤激光器的优点与应用

2008-04-22 10:46
水墨黯月
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关键词:前 言: 
 
    作为第三代激光技术的光纤激光器由于采用了双包层分叉光纤和高功率的多模半导体二极管输出功率已经实现10,000W,应用范围已突破狭窄的光纤通讯网络,在激光加工、激光医疗等行业得以日益广泛的应用。
  
    光纤激光器具有绝对理想的光束质量、超高的转换效率、完全免维护、高稳定性以及体积小等优点,将对我们传统的激光行业产生巨大而积极的影响,从而改写光应用的历史篇章。  

    上世纪 80 年代晚期,偏振公司(Polaroid Corp. Cambridge, MA)和英国南安普敦大学研制出了双包层泵浦的光纤激光器。在这些激光器中,一根玻璃层环绕光纤纤芯,作为光纤包层限制激  光在掺杂离子的单模纤芯内传输,同时它又与外层低折射率的外包层构成泵浦光的多模波导层。这种独特的光纤设计可以将高能量的多模半导体激光耦合到玻璃内包层里,从而取代传统意义上将单模低功率的泵浦光直接耦合到单模纤芯的泵浦方式。  

    现在,光纤激光器是由很长的掺杂双包层光纤和高可靠性、多模、单发光体半导体激光器组成,该半导体激光器为光纤外包层提供泵浦光。这些单发光结构的半导体二极管的寿命高出条行结构的半导体二极管 10到 100 倍,是高可靠性和免维护运行的关键所在。目前,基于相同可靠性设计的通讯产品用的半导体泵浦激光器在 5W、25度室温下测试说明 MTBF 值超出 20 万小时。此外,在与其他种类相同功率单模(TEM00)激光器相比,光纤激光器具有独特的优势,特别在工业应用领域。主要包括:高墙插(电源)效率、紧凑设计、易于进行光传输和冷却系统集成以及能提供长达 1 万小时连续出光而无须任何人为看管的免维护运行。  

    光纤激光器只消耗相当于 1%的灯泵激光器所需电能,同时其效率是半导体泵固体激光器(Nd激光系统)的两倍以上。更高的效率、更长的使用寿命、更少的维护结合起来使得光纤激光器的拥有者的成本富有极强的吸引力。光纤激光器在那些要求近红外高光束质量的激光器应用中大有用武之地。他们会对小的聚焦光斑、高的功率密度有特殊的兴趣,如桌面式的生产。一束 100W的激光输出光斑可以被聚焦到 5um那么小,这相当于亮度是 109W/cm2。现在光纤激光器的应用定位包括:选择性的焊接、标刻、各类艺术成像、退火、微机械器件的折曲、1~2mil不锈钢部件的切割等应用。  

标刻应用  

    光纤激光标刻系统占地空间很小,而且完全免维护。光纤激光器的卓越光模式质量特别适合在高精度的标刻应用。带有光束准直装置的单模光纤和集成的光学聚焦系统提供了易于集成长达7m 距离的光束传输系统。

(编辑:文静)

 

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