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江苏领翰智能激光科技秒速赛车 光纤激光器的结构与原理
2017-5-26
来源:未知
点击数:  1925        作者:未知
  • 一、光纤激光器是什么


    光纤激光器,英文名称为Fiber Laser,是一种以掺稀土元素的玻璃光纤为增益介质来产生激光输出的装置。光纤激光器的******特点就是一根光纤穿到底,整台机器高度实现光纤一体化。而那些只在外部导光部分采用光纤传输或者LD泵浦源采用尾纤来耦合的激光器都不是真正意义上的光纤激光器。

    二、光纤激光器的分类

    (1)按增益介质分类 :

    稀土离子掺杂光纤激光器(Nd3+、Er3+.yb3+、Tm3+等,基质可以是石英玻璃、氟化锆玻璃、单晶)。
    非线性效应光纤激光器(利用光纤中的SRS、SBS非线性效应产生波长可调谐的激光)。在光纤中掺人不同的稀土离子,并采用适当的泵浦技术,即可获得不同波段的激光输出。
    (2)按谐振腔结构分类:

    F—P腔、环形腔、环路反射器光纤谐振腔以及”8”字形腔、DBR光纤激光器、DFB光纤激光器。
    (3)按光纤结构分类:

    单和双包层光纤激光器、光子晶体光纤激光器、特种光纤激光器。
    (4)按输出激光类型分类:

    连续光纤激光器.超短脉冲光纤激光器、大功率光纤激光器。
    (5)按输出波长分类:

    S一波段(1460~1530 nm)、C一波段(1530~1565 nm)、L一波段(1565 1610 nm)。
    三、光纤激光器的组成结构

    光纤激光器的结构类似于传统的固体激光器、气体激光器,主要由泵浦源、增益介质、谐振腔三大部分构成,如下图所示。其中,泵浦源一般为高功率的半导体激光器,增益介质为掺稀土元素的玻璃光纤,谐振腔由耦合器或光纤光栅等构成。

    四、光纤激光器的基本原理

    在上图中,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。
    当泵浦光通过光纤中的稀土离子时.就会被稀土离子所吸收。这时吸收光子能量的稀土原子电子就会激励到较高激射能级,从而实现离子数反转,反转后的离子数就会以辐射形式从高能级转移到基态,并且释放出能量,完成受激辐射。从激发态到基态的辐射方式有2种:自发辐射和受激辐射。其中,受激辐射是一种同频率、同相位的辐射,可以形成相干性很好的激光。激光发射是受激辐射远远超过自发辐射的物理过程,为了使这种过程持续发生,必须形成离子数反转.因此要求参与过程的能级应超过2个,同时还要有泵浦源提供能量。
    五、光纤激光器的优点
    1、由于光纤纤芯直径小,在纤芯内容易形成高功率密度,因此光纤激光器具有较高的转换效率、较低的阙值、较高的增益、较窄的线宽、且可方便高效的实现与当前光纤通信系统的连接。
    2、由于光纤具有很好的柔绕性,因此光纤激光器具有小巧灵活、结构紧凑、性价比较高、且更易于系统的集成的特点。
    3、与传统的固体激光器、气体激光器相比,光纤激光器的能量转换效率较高、结构较紧凑、可靠性高、且适合大批量的生产。
    4、与半导体激光器相比,光纤激光器的单色性较好、调制时可产生较小的啁啾和畸变、且与光纤的耦合损耗较小。
    六、光纤激光器的应用

    光纤激光器应用范围非常广泛,包括激光光纤通讯、激光空间远距通讯、工业造船、汽车制造、激光雕刻激光打标激光切割、印刷制辊、金属非金属钻孔/切割/焊接(铜焊、淬水、包层以及深度焊接)、军事国防安全、医疗器械仪器设备、大型基础建设,作为其他激光器的泵浦源等等。


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