光纤激光器
光纤激光器是一种高能量激光器,利用光纤作为增益介质,通过光电转换原理产生
激光输出。其具有体积小、光束质量好、能量高效等优点,广泛应用于行业加工、科学研究等领域。
主要光纤激光器类型
包括掺杂光纤激光器、光纤环
形激光器等。
光纤激光器概述
涵盖光纤激光器的定义、工作
原理和特点。
光纤激光器的分类
按激励方式、输出功率和波长
分类。
光纤激光器的构成
介绍组成光纤激光器的4个关
键部分。
目录
光纤激光器概述
光纤激光器是利用掺杂的光纤作为增益介质,通过光泵浦实现高功率激光输出的
一种新型激光器。它结合了光纤和激光技术,具有体积小、效率高、可靠性好等优点,在军事、工业制造、医疗等领域广泛应用。
高光学转换效率
光纤激光器具有小体积、高功率转换效率、良好的光束质量等优点,在多
个领域广泛应用。
基于光纤的激光器
光纤激光器是利用掺杂稀土元素
的光纤作为增益介质,通过外部光泵浦产生受激发射,从而产生激光输出的装置。
特殊光纤结构
光纤激光器利用掺杂光纤构成光
学共振腔,通过光子在光纤中的传播和反馈实现激光输出。
什么是光纤激光器
激活介质
激光器的核心部件是一段掺杂有稀土元素
的光纤,当外部光源注入时会激发光纤内部的电子跃迁。
光耦合输出
光纤激光器利用部分透明的输出镜耦合出
激光输出,可以获得高功率、高能量的激光束。
光共振腔
激发后的电子会在光纤内部发生反复反射
和放大,形成受激辐射,最后从一端输出。
光纤激光器的工作原理
体积小巧
光纤激光器能够实现紧凑型设计,体积小巧,易于
集成和组装。
高可靠性
光纤激光器无需机械调节部件,结构简单,运行稳
定可靠,使用寿命长。
光束质量优异
光纤激光器能够产生高质量的光束,聚焦能力强,
适用于精密加工。
高效转换
光纤激光器可以实现高达60%以上的光电转换
效率,大大提高了能量利用率。
光纤激光器的特点
光纤激光器的构成
光纤激光器由四个主要部分组成:增益介质、光共振腔、泵浦源和输出耦合器。
每个部分都在光纤激光器的工作过程中发挥着关键作用。下面我们将详细介绍这些构成要素。
光纤构造
增益介质通常以光纤的形式实现,光纤内部由掺杂有稀土离子的激活芯构成
。
光吸收与发射
稀土离子能够吸收一定波长的光
能,并在激发后发出不同波长的光,从而实现光放大。
稀土离子
增益介质通常由稀土掺杂元素如
镱、铒、铥等构成,能够在光泵浦作用下产生受激辐射。
增益介质
光学腔结构
光共振腔由两个高反射镜构成,内部装载增
益介质和其他光学元件。光子在腔内来回反射产生受激发射,从而产生强度稳定的激光输出。
腔镜选择
腔镜的反射镀膜、衍射特性、散射等都影响
光共振腔的工作性能。精心设计的腔镜可以提高光学反馈,降低输出功率波动。
其他关键部件
除了腔镜,光共振腔内还包含聚焦透镜、偏
振器等光学元件,协同工作以实现高稳定性、高光束质量的激光输出。
光共振腔
激光二极管泵浦
利用半导体激光二极管作为泵浦光源的光纤
激光器,具有体积小、效率高、成本低等优点。
闪光灯泵浦
使用放电管作为泵浦光源的光纤激光器,发
出的光脉冲能量较高,适用于高功率输出。
灯泵浦
以氙灯或氙汞灯作为泵浦源的光纤激光器,
成本低廉但效率相对较低。
按激励方式分类
高功率光纤激光器
输出功率可达到千瓦级,主要应用于工业制
造领域,如切割、焊接、钻孔等。
中功率光纤激光器
输出功率通常在几十瓦到几百瓦之间,常用
于加工、打标等工艺过程。
低功率光纤激光器
输出功率在几瓦以下,主要用于测量、检测
和医疗等领域。
按输出功率分类
3可见光光纤激光器
输出波长在400nm至700nm之间,可用于显示、投影等领域。代表如基于
频率倍增或光参量过程的光纤激光器。
1近红外光纤激光器
该类激光器的输出波长在
800nm到2000nm之间,广泛应
用于医疗、材料加工等领域。典型代表为钕掺杂光纤激光器和铒掺杂光纤激光器。
2中红外光纤激光器
输出波长位于2000nm至
5000nm之间,可用于气体检测、遥感等应用。主要代表包括铟掺杂光纤激光器和铬掺杂光纤激光器。
按输出波长分类
主要光纤激光器类型
光纤激光器根据不同的特点和用途可以分为多种类型,主要包括掺杂光纤激光器
、光纤环形激光器、色散补偿光纤激光器和超快光纤激光器等。
1光纤色散补偿
通过在光纤激光器中引入特殊的色散
补偿元件,可以有效补偿由于光子群速度差异导致的脉冲展宽。
2脉冲压缩技术
采用掺镱光纤、光子晶体光纤等特殊
光纤为增益介质,配合色散补偿元件,可实现光脉冲的有效压缩。
3宽带高功率输出
色散补偿技术能够保持激