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2010-10-28 01:06 |
光纖激光器最新技術(shù)進展解析
光纖激光器本質(zhì)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(zhì)實際上散布在光纖自身內(nèi)部。這一特點將其與通過光纖傳導(dǎo)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?dǎo)光元件上。光纖激光器是目前為止公認的在所有激光器當(dāng)中具有最佳聚焦性能的激光器類型。 .'4@Yp{=
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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(guān)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。
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脈沖光纖激光器 1v<uA9A%[
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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(biāo)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(shù)的深入研究導(dǎo)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(fù)頻率。保偏光纖激光器現(xiàn)在也被開發(fā)應(yīng)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(zhǔn)連續(xù)波（QCW）激光器也被開發(fā)出來。基于對光纖激光器的深入研究發(fā)現(xiàn)，其優(yōu)點是幾乎可應(yīng)用于宏觀和微觀工業(yè)激光加工的全部范圍。 #qJ6iA6{
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納秒脈沖光纖激光器 Q8h=2YL
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通用型的激光打標(biāo)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(yīng)用能力。單脈沖能量達1mJ的Q-開關(guān)光纖激光器可以在很多不同的材質(zhì)上打標(biāo)，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(yīng)用中能快速去除金屬材料。新型的打標(biāo)激光器具有小于3s的極短脈沖關(guān)斷時間，這在某些敏感材料的打標(biāo)應(yīng)用中改善了加工效果。重復(fù)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(fù)頻率下，接近脈沖區(qū)間的等離子體會導(dǎo)致光束對目標(biāo)的非連續(xù)加工。其中一個重要的例子就是被打標(biāo)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(fù)的高溫高壓處理，氧化層也無法除去。如果被打標(biāo)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。 ,S~A]uH'
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高平均功率的Q-開關(guān)光纖激光器 $N|Spp0
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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(diào)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(nèi)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�！� O<X NI(@
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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(yīng)用中的加工效率（見圖4和5）。
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