全光纖激光器是什么_全光纖激光切割機(jī)百科

全光纖激光器是什么？全光纖激光器有很多顯著的特點(diǎn)，在很多方面都表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢。本文由河北信爾自動化設(shè)備有限公司為您帶來全光纖激光切割機(jī)百科。

全光纖激光器

全光纖激光器需要使用各種特種光纖，如雙包層有源光纖、雙包層光纖、能量傳遞光纖等，隨著輸出功率的變大，對特種光纖的技術(shù)要求也越來越高，因此特種光纖的發(fā)展對光纖的發(fā)展起著重要作用 特種光纖的發(fā)展對光纖激光器的發(fā)展起著重要作用。

以光子晶體光纖為代表的新一代特種光纖將越來越多地應(yīng)用于光纖激光器的發(fā)展。特種光纖的發(fā)展使有源光纖的增益更高，接收的功率密度更大，對泵浦光的吸收更有效光柵的制造更容易，光柵的穩(wěn)定性更好，光柵在光纖激光器上的應(yīng)用也更廣泛。

使傳輸光纖能夠提供更高的功率，使高功率激光束能夠傳輸?shù)礁h(yuǎn)的距離，并擴(kuò)大其可傳輸?shù)牟ㄩL范圍。實(shí)現(xiàn)泵的耦合更容易，泵的功率電阻更高，損耗更低等。

全光纖激光器的結(jié)構(gòu)

高功率光纖激光切割機(jī)的腔體結(jié)構(gòu)主要有兩種：一種是傳統(tǒng)的光腔，利用散裝光學(xué)元件構(gòu)建空間耦合的腔鏡，實(shí)現(xiàn)泵浦耦合。另一種是采用全光纖元件的全光纖激光諧振器。這兩種結(jié)構(gòu)的光纖激光器都采用稀土離子摻雜光纖作為增益介質(zhì)。

其中，空間耦合結(jié)構(gòu)的諧振器與傳統(tǒng)的固態(tài)激光諧振器相同，兩片涂膜透鏡起到正反饋、選模和輸出耦合的作用，它們構(gòu)成了激光諧振器的反射式大功率全光纖激光器及其主要器件技術(shù)研究腔鏡。這樣的空間耦合激光器有很多實(shí)際的缺點(diǎn)：

（1）環(huán)境機(jī)械振動和溫度變化很容易造成空間耦合諧振器的漂移，使激光束不能正常輸出；

（2）兩個(gè)諧振器鏡面對環(huán)境的清潔度、溫度、濕度等有較高的要求；

（3）這種空間耦合諧振器是以這樣的空間耦合諧振器難以封裝，不利于光纖激光器的實(shí)際應(yīng)用和商業(yè)化；

 (4)需要二色鏡和透鏡組來完成泵浦光耦合和激光諧振，這些元件會造成損耗，增加激光閾值，降低激光轉(zhuǎn)換的斜率效率。這些缺點(diǎn)大大降低了空間耦合光纖激光器的實(shí)際使用價(jià)值，通常需要專家進(jìn)行維護(hù)。

全光纖結(jié)構(gòu)的激光諧振器采用全光纖元件，整個(gè)激光諧振器通過光纖熔接集成。這種結(jié)構(gòu)不僅簡化了光纖激光器的結(jié)構(gòu)，使其結(jié)構(gòu)緊湊，免于維護(hù)，而且泵浦光耦合效率高，可達(dá)95%以上，在實(shí)踐中具有重要的應(yīng)用前景。

全光纖激光器的優(yōu)點(diǎn)和特色

全光纖激光器有很多顯著的特點(diǎn)，在很多方面都表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢。

1、增益介質(zhì)的表面積/體積比大

光纖激光器采用光纖作為增益介質(zhì)，由于表面積/體積比大，具有非常好的散熱性能，因此即使在功率非常大的光纖激光器中，增益介質(zhì)也不會受到熱損傷，一般不需要對增益介質(zhì)采用特殊的散熱措施，這是光纖激光器的獨(dú)特之處，因?yàn)槠渌愋偷募す馄餍枰鉀Q增益介質(zhì)的散熱問題。

2、好的雙波導(dǎo)限幅機(jī)制

高功率全光纖激光器采用雙包層有源光纖，信號激光束在纖芯中產(chǎn)生和傳輸時(shí)采用小直徑圓形對稱波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，為信號激光束在纖芯小直徑波導(dǎo)的限制下獲得理想的光束質(zhì)量和非常小的光斑提供了條件 如圖1所示。 這種雙波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的全光纖激光器，其優(yōu)良的光束質(zhì)量和微小的光斑直徑在激光應(yīng)用中具有重要意義，可以簡化后續(xù)應(yīng)用設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng)，減小體積，增加工作距離，減少激光聚焦光斑，提高工作效率，提高加工深度。 較高，加工深度可以更深，加工質(zhì)量可以更好。

3、固有的全封閉式柔性光路

全光纖激光器的光路完全由光纖和光纖元件組成，光纖和光纖元件通過光纖熔接技術(shù)連接，使整個(gè)光路完全封閉在光纖波導(dǎo)中。當(dāng)這種自然的全封閉光路形成后，它本身就成了一個(gè)系統(tǒng)，不需要再添加任何單獨(dú)的隔離措施，實(shí)現(xiàn)了與外界環(huán)境的隔離。由于光纖薄而柔韌，光路可以沿著細(xì)而窄的導(dǎo)管運(yùn)行，因此全光纖激光器可以在相對較差的環(huán)境中工作，輸出光可以穿過狹窄的縫隙或沿著狹窄的導(dǎo)管遠(yuǎn)程傳輸。這些特點(diǎn)在工業(yè)應(yīng)用中具有很大的優(yōu)勢，不僅可以適應(yīng)相對較差的工作環(huán)境，而且激光可以遠(yuǎn)離光斑，可以將激光引入以前難以到達(dá)的區(qū)域，光斑可以非常方便地移動和改變，激光可以被多個(gè)加工共享。 光斑可以非常方便地移動和改變，激光可以由多個(gè)加工點(diǎn)共享，激光加工設(shè)備的設(shè)置具有很高的靈活性。

4、光路免維護(hù)

所有光纖激光器的光路都是由光纖和光纖元件組成的，光纖和光纖元件通過光纖熔接技術(shù)連接，使光路形成一個(gè)整體，這樣形成的連接結(jié)構(gòu)和連接參數(shù)長期穩(wěn)定，而且光纖和光纖元件本身是免維護(hù)的。 如果元件本身長期穩(wěn)定，則整個(gè)光路長期穩(wěn)定，已經(jīng)證明不需要維護(hù)。尤其是這種免維護(hù)的特性，并非無法維護(hù)，整個(gè)光路可以根據(jù)需要進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，這使得全光纖激光器的光路比氣體激光器、固態(tài)激光器等需要經(jīng)常維護(hù)和保養(yǎng)的激光器更加穩(wěn)定和免維護(hù)。 指出，免維護(hù)的特性非常不錯，全光纖激光器的可維護(hù)性和可維護(hù)性明顯優(yōu)于半導(dǎo)體激光器的不可維護(hù)性。

5、壽命長

采用單寬發(fā)射區(qū)的半導(dǎo)體泵浦激光器作為光纖激光器的泵浦源，制造幾十萬小時(shí)的長壽命光纖激光器在技術(shù)上是可行的，全光纖激光器具有長壽命的特點(diǎn)。

6、體積小重量輕

全光纖激光器的光路為繞組光路，光路占用空間小，當(dāng)采用單臺寬發(fā)射區(qū)半導(dǎo)體泵浦激光器作為泵浦光源時(shí)，泵浦激光器采用分布式安裝，具有良好的散熱特性，如果安裝密度不高，采用風(fēng)冷即可，如果安裝密度大，采用少量水流即可滿足散熱要求。

7、節(jié)水節(jié)能成本

光纖激光器具有優(yōu)良的熱性能，光電效率高，節(jié)水節(jié)電，對長期免維護(hù)使用尤為重要，可節(jié)省大量的維護(hù)費(fèi)用和做法，提高工作效率。

8、成本在下降

所有光纖激光器的光路完全由光纖和光纖元件組成，材料容易獲得，所以在技術(shù)、產(chǎn)品和市場成熟后，成本可以大大降低。除光路部分外，半導(dǎo)體泵浦激光器是構(gòu)建光纖激光器成本的主要部分，從光通信的發(fā)展歷史和經(jīng)驗(yàn)來看，隨著技術(shù)的發(fā)展和市場容量的擴(kuò)大，大大降低半導(dǎo)體泵浦激光器的成本是一種必然趨勢。