光纖激光是通過放大光纖內(nèi)特定波長的光,從而實(shí)現(xiàn)小體積、高效率、高信賴性、高光束品質(zhì)以及高輸出的所有要求的理想型激光。
光纖激光的增幅用光纖的構(gòu)造
光纖激光是以光纖為增幅媒介的固體激光的一種。處于光纖中心的纖芯中添加了稀土類元素Yb(鐿)。中心部的折射率最高。該添加了Yb的纖芯中會(huì)通過1.1μm的激光和勵(lì)起光。其外側(cè)第一鍍層通過勵(lì)起光。外側(cè)還有第二鍍層。鍍層是雙重的,因此被成為雙鍍層光纖。
雙鍍層光纖的光束傳輸
圖2是雙鍍層光纖的構(gòu)造和光束傳輸?shù)墓鈴?qiáng)度分布。勵(lì)起光在第二鍍層進(jìn)行全反射(*注),而在Yb添加纖芯和第一鍍層中傳輸。激光在第一鍍層全反射,而在Yb添加纖芯中通過。勵(lì)起光 每次通過Yb添加纖芯,Yb就被勵(lì)起。
高輸出光纖激光的光路基本構(gòu)成
圖3是高輸出光纖激光的光路基本構(gòu)成。
光路主要分為①勵(lì)起部、②共振器部、③光束傳輸部三個(gè)部分。
①勵(lì)起部是用光纖把勵(lì)起用半導(dǎo)體激光(LD)發(fā)出的激光傳輸給勵(lì)起光合束器。勵(lì)起光合束器把來自多個(gè)LD的勵(lì)起光集結(jié)到一根光纖中。
②共振器部把來自勵(lì)起光合束器的勵(lì)起光傳輸給圖2說明過的雙鍍層光纖(增強(qiáng)用光纖)。勵(lì)起光勵(lì)起Yb,用FBG( Fiber Bragg Grating)進(jìn)行增幅。FBG有高反射率鏡片和低反射率鏡片,激光從低反射率鏡片上發(fā)振。
③光束傳輸部三個(gè)部分是把②共振器部發(fā)出的激光和加工頭或者光耦進(jìn)行連接的光纖。
單一共振器的光纖激光輸出光的結(jié)合實(shí)現(xiàn)了光纖激光的高輸出化
圖4把圖3的傳輸光纖在輸出光結(jié)合部(輸出光合束器)進(jìn)行多根結(jié)合,實(shí)現(xiàn)高輸出化。
例如把4根1kW結(jié)合后成為4kW,把6根1kW結(jié)合后成為6kW。
光纖激光的特長
和以往的固體激光相比,光纖激光有很多特長。
- 因?yàn)槭菑墓饫w輸出,光束的品質(zhì)很高(卓越的集光性)
- 在光纖內(nèi)可以高效率的放大,因此光纖激光不但小巧輕便,電-光轉(zhuǎn)換效率也很高(方便設(shè)置,消費(fèi)電力低)
- 使用高輸出高信賴性的半導(dǎo)體激光作為勵(lì)起光源,同時(shí)實(shí)現(xiàn)光纖激光的高輸出和高信賴性(長壽命)
- 全部由光纖組成,沒有鏡片類,因此不用擔(dān)心沾灰塵和光軸偏,不需要頻繁的維護(hù)(維護(hù)性高)
由于以上的特長,光纖激光在打標(biāo)、精細(xì)加工、焊接、切割、計(jì)測等多種行業(yè)正在急速普及。
光纖激光 | YAG激光 | CO2激光 | |
---|---|---|---|
光束品質(zhì) | |||
設(shè)置面積 | |||
消耗電力 | |||
信賴性(壽命) | |||
維護(hù) | |||
遙控加工 | |||
初期成本 |
轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。