光纖激光器本質上有別于其它類型的
激光器;在光纖激光器中,產(chǎn)生激光的激活介質實際上散布在光纖自身內部。這一特點將其與通過光纖傳導的激光器區(qū)別開來,后者只是簡單地將光束從激光諧振腔通過光纖傳輸?shù)綄Ч庠稀9饫w激光器是目前為止公認的在所有激光器當中具有最佳聚焦性能的激光器類型。
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]wpn= 光纖激光器奠定了它在工業(yè)激光大家族,尤其是在高功率數(shù)千瓦級產(chǎn)品中的地位,很顯然,早前光纖激光器的相關限制現(xiàn)已被充分理解,這也促成了激光器更大范圍的發(fā)展。光纖激光器一脈相承的可擴展性已經(jīng)被用于將多模光纖激光器的輸出功率放大至50千瓦以上,將單模光纖激光器的功率增大到10千瓦。
`e`DSl D> R)4,f~@" 脈沖光纖激光器
+*Fe NcHU) 脈沖納秒激光器是最早一種被開發(fā)出來的類型,它們在商業(yè)市場上的成功取代了很大一部分打標用的激光器。這種激光器的平均功率現(xiàn)在已經(jīng)被擴展到高達500瓦。另一方面,對這種光纖激光技術的深入研究導致了光纖激光器能生成數(shù)納秒的更窄的脈沖寬度、更高的亮度,以及高達數(shù)兆赫的重復頻率。保偏光纖激光器現(xiàn)在也被開發(fā)應用于高效變頻至532納米。近來,具有更長脈沖寬度的毫秒級準連續(xù)波(QCW)激光器也被開發(fā)出來;趯饫w激光器的深入研究發(fā)現(xiàn),其優(yōu)點是幾乎可應用于宏觀和微觀工業(yè)激光加工的全部范圍。
A^$xE6t (sI`FW_ 納秒脈沖光纖激光器
S&.xgBR ~W={"n?= 通用型的激光打標機和振鏡掃描系統(tǒng)不斷革新,這兩者之間的功能也在互相融合,從而進一步增強了應用能力。單脈沖能量達1mJ的Q-開關光纖激光器可以在很多不同的材質上打標,包括從陶瓷到金屬合金以及低熔點聚合物。平均功率增高至50瓦,在脈沖頻率為50kHz時,單脈沖能量為1mJ,M2保持在1.6而未劣化,這些性能在雕刻應用中能快速去除金屬材料。新型的打標激光器具有小于3s的極短脈沖關斷時間,這在某些敏感材料的打標應用中改善了加工效果。重復頻率增加后達到200kHz,而脈沖周期降低到5s。有人認為,在這樣高的重復頻率下,接近脈沖區(qū)間的等離子體會導致光束對目標的非連續(xù)加工。其中一個重要的例子就是被打標的不銹鋼材料上會產(chǎn)生氧化層,這在肉眼下是可見的;并且,即使之后經(jīng)過反復的高溫高壓處理,氧化層也無法除去。如果被打標的對象是容易出現(xiàn)問題的高反射材料,那么可通過遠程光纖放大器(RA)將峰值功率加倍至20千瓦來解決。
`A5n6*A7 %iME[| u& 高平均功率的Q-開關光纖激光器
8GRB6-.h `Kn+d~S4 進一步的研發(fā)已使緊湊型500瓦平均功率的系統(tǒng)可提供低于100納秒的脈沖寬度。該范圍的激光器都有一個三級MOPA配置的全光纖形式。光纖尾纖連接聲光調制器(AOM)被用來控制脈沖寬度,范圍從30至2000納秒不等,在此范圍內的峰值輸出最高達1兆瓦。輸出光隔的形式是“光纖到空氣”或“光纖到加工光纖!
u\MxQIo'u zk!7TUZ">w 高脈沖能量——高達50mJ,小于100納秒的脈沖,可在工件上達到很高的峰值功率,雖然在脈沖能量增加的時候必須做出一些妥協(xié)(見圖3)。這些激光器通過一種聲波或熱震機制,可有效地去除各種不同類型的表面膜層,這樣就能最大限度地減少對部件的熱輸入。方形光纖現(xiàn)在也被運用到這種激光器中,可以大大提高一些應用中的加工效率(見圖4和5)。
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S ;y{(#X# MOPFA激光器
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