光纖激光器光纖應(yīng)用范圍非常廣泛,包括激光光纖通訊、激光空間遠距通訊、工業(yè)造船、汽車制造、激光雕刻激光打標激光切割、印刷制輥、金屬非金屬鉆孔/切割/焊接(銅焊、淬水、包層以及深度焊接)、醫(yī)療器械儀器設(shè)備、大型基礎(chǔ)建設(shè),作為其他激光器的泵浦源等等。
光纖激光器是指用摻稀土元素玻璃光纖作為增益介質(zhì)的激光器,光纖激光器可在光纖放大器的基礎(chǔ)上開發(fā)出出來。在泵浦光作用下光纖內(nèi)很容易形成功率密度升高,造成激光工作物質(zhì)的激光能級“粒子數(shù)反轉(zhuǎn)”,當(dāng)適當(dāng)加入正反饋回路(構(gòu)成諧振腔)便可形成激光振蕩輸出。
激光信號的產(chǎn)生需具備粒子數(shù)反轉(zhuǎn)、存在光反饋和達到激光閾值三個基本條件,因此激光器是由工作物質(zhì)、泵浦源和諧振腔三部分組成。光纖激光器的基本結(jié)構(gòu)如下,增益光纖為產(chǎn)生光子的增益介質(zhì);抽運光的作用是作為外部能量使增益介質(zhì)達到粒子數(shù)反轉(zhuǎn),也就是泵浦源;光學(xué)諧振腔由兩個反射鏡組成,作用是使光子得到反饋并在工作介質(zhì)中得到放大。抽運光進入增益光纖后被吸收,進而使增益介質(zhì)中能級粒子數(shù)發(fā)生反轉(zhuǎn),當(dāng)諧振腔內(nèi)的增益高于損耗時在兩個反射鏡之間便會形成激光振蕩,產(chǎn)生激光信號輸出。
(1)光束質(zhì)量好。
光纖的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)決定了光纖激光器易于獲得單橫模輸出,且受外界因素影響很小,能夠?qū)崿F(xiàn)高亮度的激光輸出。
(2)高效率。
光纖激光器通過選擇發(fā)射波長和摻雜稀土元素吸收特性相匹配的激光器為泵浦源,可以實現(xiàn)很高的光一光轉(zhuǎn)化效率。對于摻鐿的高功率光纖激光器,一般選擇915納米或975納米的激光器,熒光壽命較長,能夠有效儲存能量以實現(xiàn)高功率運作。商業(yè)化光纖激光器的總體電光效率高達25%,有利于降低成本,節(jié)能環(huán)保。
(3)散熱特性好。
光纖激光器是采用細長的摻雜稀土元素光纖作為激光增益介質(zhì)的,其表面積和體積比非常大。約為固體塊狀激光器的1000倍,在散熱能力方面具有天然優(yōu)勢。中低功率情況下無需對光纖進行特殊冷卻,高功率情況下采用水冷散熱,也可以有效避免固體激光器中常見的由于熱效應(yīng)引起的光束質(zhì)量下降及效率下降。
(4)結(jié)構(gòu)緊湊,可靠性高。
由于光纖激光器采用細小而柔軟的光纖作為激光增益介質(zhì),有利于壓縮體積、節(jié)約成本。泵浦源也是采用體積小、易于模塊化的激光器,商業(yè)化產(chǎn)品一般可帶尾纖輸出,結(jié)合光纖布拉格光柵等光纖化的器件,只要將這些器件相互熔接即可實現(xiàn)全光纖化,對環(huán)境擾動免疫能力高,具有很高的穩(wěn)定性,可節(jié)省維護時間和費用。