光纤激光器的简介.pdf

光纤激光器是一种基于掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光发生装置，它在光纤放大器的基础上发展而来。光纤激光器的核心工作原理是利用泵浦光源（如激光二极管）激发光纤内部的稀土离子，使得激光能级达到“粒子数反转”状态，进而通过谐振腔产生激光振荡输出。其主要优势包括： 1. 成本较低且技术成熟，光纤的可绕性使得设备小型化、集约化。 2. 泵浦光与光纤材料的吸收带匹配性好，无需严格相位匹配，降低了制造难度。 3. 玻璃材料的低体积面积比、快速散热和低损耗，使得转换效率高，激光阈值低。 4. 输出激光波长多样，由于稀土离子的能级丰富，可覆盖宽光谱范围。 5. 调谐性好，可以通过调整稀土离子能级和光纤荧光谱来实现。 6. 免调节、免维护、高稳定性，无需光学镜片的谐振腔设计简化了维护。 7. 光纤输出便于多维空间应用，简化机械系统设计。 8. 能适应恶劣环境，对振动、湿度、温度变化有良好耐受性。 9. 耗电量小，运行成本低，部分型号仅需风冷即可。 10. 功率高，商业化产品已达到六千瓦级别。 高功率光纤激光器采用双包层光纤技术，泵浦光在内包层和外包层之间反射，多次穿过纤芯吸收，提高泵浦效率。这种技术具有以下特点： 1. 支持高功率输出，可使用多模泵浦二极管阵列。 2. 不需热电冷却，仅需风冷，降低了冷却系统的复杂性和成本。 3. 泵浦波长范围宽，适用于多种稀土元素掺杂的光纤。 4. 效率高，泵浦光多次穿过纤芯，提高利用率。 5. 高可靠性，多模泵浦二极管寿命长，稳定性好。 光纤激光器的应用广泛，涵盖： 1. 激光标刻：如脉冲光纤激光器，用于精细标记和雕刻。 2. 工业制造：如汽车制造、造船，用于切割、打标、焊接等。 3. 军事国防：应用于精确打击、测距等。 4. 医疗器械：在医疗手术和诊断中发挥作用。 5. 大型基础设施建设：用于材料加工和精密工程。 随着技术的发展，美国IPG公司等领先企业已经推出了千瓦级别的光纤激光器，预示着这一领域的技术水平将持续提升，未来将在更多领域发挥重要作用。光纤激光器的持续创新将不断推动工业加工、通信和其他高科技产业的进步。