光纤激光器原理是什么

Question

如题所述

Answer 1

摘要：光纤激光器利用掺杂稀土元素的光纤研制成的光纤放大器给光波技术领域带来了革命性的变化。光纤激光器正渐渐代替传统激光器在激光打标、激光焊接、激光切割等领域的主导地位。光纤激光器的应用范围很广，光纤激光器用途主要体现在标刻应用、材料处理的应用、材料弯曲的应用、激光切割的应用等方面，下面一起来详细了解一下光纤激光器的原理及用途吧。一、光纤激光器原理是什么
光纤激光器的工作原理是：由泵浦源发出的泵浦光通过一面反射镜耦合进入增益介质中，由于增益介质为掺稀土元素光纤，因此泵浦光被吸收，吸收了光子能量的稀土离子发生能级跃迁并实现粒子数反转，反转后的粒子经过谐振腔，由激发态跃迁回基态，释放能量，并形成稳定的激光输出。
光纤激光器的工作原理主要基于光纤激光器的特殊结构。激光器是由工作物质、泵浦源和谐振腔三部分组成，具体作用如下：
1、增益光纤为产生光子的增益介质。
2、抽运光的作用是作为外部能量使增益介质达到粒子数反转，即泵浦源。
3、光学谐振腔由两个反射镜组成，作用是使光子得到反馈并在工作介质中得到放大。
二、光纤激光器用途大吗
1、标刻应用
脉冲光纤激光器以其优良的光束质量，可靠性，最长的免维护时间，最高的整体电光转换效率，脉冲重复频率，最小的体积，无须水冷的最简单、最灵活的使用方式，最低的运行费用使其成为在高速、高精度激光标刻方面的唯一选择。
一套光纤激光打标系统可以由一个或两个功率为25W的光纤激光器，一个或两个用来导光到工件上的扫描头以及一台控制扫描头的工业电脑组成。这种设计比用一个50W激光器分束到两个扫描头上的方式高出达4倍以上的效率。该系统最大打标范围是175mm*295mm，光斑大小是35um，在全标刻范围内绝对定位精度是+/-100um。100um工作距离时的聚焦光斑可小到15um。
2、材料处理的应用
光纤激光器的材料处理是基于材料吸收激光能量的部位被加热的热处理过程。1um左右波长的激光光能很容易被金属、塑料及陶瓷材料吸收。
3、材料弯曲的应用
光纤激光成型或折曲是一种用于改变金属板或硬陶瓷曲率的技术。集中加热和快速自冷切导致在激光加热区域的可塑性变形，永久性改变目标工件的曲率。研究发现用激光处理的微弯曲远比其他方式具有更高的精密度，同时，这在微电子制造是一个很理想的方法。
4、激光切割的应用
随着光纤激光器的功率不断攀升，光纤激光器在工业切割方面得以被规模化应用。比如：用快速斩波的连续光纤激光器微切割不锈钢动脉管。由于它的高光束质量，光纤激光器可以获得非常小的聚焦直径和由此带来的小切缝宽度正在刷新医疗器件工业的标准。
三、光纤激光器的应用有哪些
1、光纤激光器在打标机上的应用
光纤激光器以其布局紧凑、光转换服从高、预热时间短、受情况因素影响小、免维护以及容易与光纤或由光学镜片构成导光体系耦合等长处受到人们的普遍青睐。现在，光纤激光器正渐渐代替传统激光器在激光打标、激光焊接、激光切割等范畴的主导职位地方。在打标领域，由于光纤激光用具有较高的光束质量和定位精度，光纤打标体系正代替服从不高的二氧化碳激光和氙灯抽运的Nd：YAG脉冲激光打标体系。
2、光纤激光器在传感上的应用
较之于其他光源，光纤激光器被用作传感光源有很多优势。首先，光纤激光器具有利用率高、可调谐、稳固性好、紧凑小巧、重量轻、维护方便和光束质量好等优秀性能。其次，光纤激光能很好地与光纤耦合，与现有的光纤器件完全兼容，能举行全光纤测试。
现在，基于可调谐窄线宽光纤激光器的光纤传感是该领域的应用热门之一。该光纤激光器的光谱线宽很窄，具有超长干系长度，并且可以对频率举行快速调制。把这种窄线宽光纤激光器应用到漫衍式传感体系，可实现超长间隔、超高精度的光纤传感。在美国和欧洲，这种基于可调谐窄线宽光纤激光器的传感技能被遍及应用到。我国预计每年对这种范例光纤激光器的需求量也在100台以上。
3、光纤激光器在通讯上的应用
光纤激光器相比于其他类型的激光器，在布局紧凑性、散热、光束质量、体积以及与现有体系的兼容性等方面具有明显的优势，在通讯领域得到普遍的应用。
掺稀土光纤为增益介质的锁模光纤激光器可以孕育发生高重复率、脉宽为皮秒或飞秒量级的超短光脉冲，并且其激射波长又落在光纤通讯的最佳窗口1.55μm波段上，是将来高速光通讯体系的抱负光源。现在，10GHz与40GHz重复频率的锁模光纤激光器已经研制乐成。一旦这种通讯网络铺设开展，对这范例激光器的需求将是巨大的。
4、光纤激光器在医疗上的应用
如今，用于临床的激光器大多是氩离子激光器、二氧化碳激光器和YAG激光器，但通常它们光束质量不高，具有非常大的体积，需要巨大的水冷体系，并且安置和维护非常不易，而这些恰正是光纤激光器可以补充的。由于水分子在2μm有一个吸取峰，将2μm光纤激光器用作外科手术东西可以实现快速止血，避免手术对人体构造的损伤。

Answer 2

在机器视觉产品资料查询平台，可查看更多激光器的信息。

光纤激光器的组成结构主要包括工作介质、光纤激光器泵浦源、谐振腔结构这三个，其中光纤激光器的谐振腔结构以光纤激光器光栅、光纤环形镜或光纤端面等作为反射镜来构成。

光纤激光器工作原理和其他激光器一样，都是由增益介质产生光子，然后在谐振腔内对光子进行反馈和谐振反应，最后在泵浦源内激励光跃进，从而输出激光。只不过光纤激光器使用的是掺杂光纤，所以和固体激光器比起来更能适应恶劣的工作环境。