大功率光纤激光器研究的最新进展

大功率光纤激光器研究的最新进展
大功率光纤激光器研究的最新进展

大功率光纤激光器研究的最新进展

敖经盛2012301020071

(武汉大学物理科学与技术学院,湖北省武汉市430072)

摘要:大功率光纤激光器具有光束质量好、寿命长、转换效率高的优点,其主

要性能已明显优于其他激光器。随着技术的进步,大功率光纤激光器还在不断取得发展突破。本文就大功率光纤激光器研究的一些关键技术的最新进展做了简要介绍。

关键词:光纤激光器;大功率;最新进展

引言:

光纤激光器具有众多令人瞩目的优点,如其波导结构与传输光纤相同,易于与传输光纤集成和耦合;基质材料具有很好的散热特性和热稳定性;与传统固体激光器相比,光纤激光器损耗小、阈值低、效率高,容易实现小巧、紧凑的结构设计,因此光纤激光器在光纤通信、传感、工业加工、国防和军事等领域被广泛应用。

近年来,光纤激光器输出功率快速增长,大功率光纤激光器几项关键技术的研究都取得了较大突破,增益光纤有了多种新型结构设计的掺杂光纤(如双包层光纤、光子晶体光纤等);泵浦耦合技术实现了端面、侧面泵浦等多种耦合方式。光纤激光器光束合成技术的研究也取得了较多成果。下文我们详细介绍这些技术的原理及最新进展。

1.光纤激光器的原理

光纤激光器主要由泵浦源,耦合光学系统,增益光纤,谐振腔,准直光学系统等部件构成。泵浦源由一个或多个大功率激光二极管阵列构成,其发出的泵浦光经特殊的泵浦结构耦合入作为增益介质的掺稀土元素光纤,泵浦波长上的光子被掺杂光纤介质吸收,形成粒子数反转,受激发射的光波经谐振腔镜的反馈和振荡形成激光输出。

图1 光纤激光器原理图(引自文献【1】)

2.高功率光纤激光器的关键技术

2.1 增益光纤制作技术

2.1.1稀土掺杂双包层石英光纤

稀土掺杂双包层石英光纤技术最早由美国宝丽来公司和英国南安普敦大学于20 世纪80 年代末期提出。【2】它有效解决了光纤激光器中泵浦光功率与增益光纤之间的耦合效率问题,显著提高光纤激光器输出功率。稀土掺杂双包层石英光纤的研制技术因此成为了高功率光纤激光器的关键技术之一。

双包层光纤由纤芯、内包层、外包层和保护层构成,如图2所示。它比普通单模光纤增加了1 个内包层作为多模泵浦光的传输波导,泵浦光在内包层中传输时不断穿越纤芯而被其中的稀土离子吸收,并产生单模激光由纤芯波导输出。

图2 双包层光纤的结构示意图

为了使内包层中传输的泵浦光更多次地穿越掺有稀土离子的纤芯,增加泵浦长度,提高泵浦效率,研究人员提出了不同形状的内包层结构。圆形结构由于不需要额外加工,制造工艺简单,容易实现与带尾纤的泵浦光源耦合,是最先研制和使用的内包层结构。但完美的圆形对称造成内包层中存在大量的螺旋光,这部分泵浦光不经过纤芯,不被稀土离子吸收,大大降低了泵浦光的利用率。【3】后来,又逐渐研制出不同形状的内包层,如偏芯圆形、矩形、正方形、D 形、梅花形、六边形、八角形等。

但是目前非圆形的双包层光纤还存在生产工艺复杂,稳定性和一致性差,其双折射特性没有圆形保偏双包层光纤好的问题。这些问题应该可以通过技术的改进,生产工艺的改善而很快得到解决。

2.1.2稀土掺杂光子晶体光纤

光子晶体的概念于1987 年提出,【4】而光子晶体光纤(Photonic Crystal Fiber,PCF)的概念最早由Russell.ST.J 等人于1992 年提出。【5】它是在石英光纤中沿轴向均匀排列空气孔,从光纤端面看,存在周期性的二维结构。与普通单模光纤不同,PCF 是由其中周期性排列空气孔的单一石英材料构成,所以又被称为多孔光纤(Holey Fiber)或微结构光纤(Micro-Structured Fiber)。PCF 具有特殊的单模传输特性、弯曲特性、色散特性和非线性特性等,具有普通光纤不具备的优点,通过改变空气孔的大小和排列而使PCF 特性改变的可调节性,预示着PCF 将会有广泛的应用前景。

图3 具有双包层结构的稀土掺杂光子晶体光纤(引自文献【6】)

在稀土掺杂双包层石英光纤的MCVD 工艺中,只能通过纤芯直径和数值孔径的控制才能实现单模输出。这种方法存在两个问题,一是纤芯直径的增加受到工艺和其他参数(如数值孔径、光纤损耗)的限制不能自由设计;二是纤芯和内包层的折射率差不能精确控制。而稀土掺杂双包层PCF 的导波性质主要取决于光纤的结构而与材料无关,可以将稀土掺杂双包层PCF 的模场面积增大,以降低光纤内的功率密度和控制光纤产生非线性现象,目前这种具有大模场面积的稀土掺杂双包层PCF 已在高功率光纤激光器研制中受到重视,并将进一步提高光纤激光器的功率水平。为了提高泵浦光的耦合效率,稀土掺杂双包层PCF 的内包层数值孔径需要尽可能高。采用低折射率涂料做石英光纤外包层,可以将数值孔径提高到1.46~1.48,而这也是该工艺的极限水平。稀土掺杂双包层PCF 则很容易突破这个极限,提高内包层的空气填充比例,增大光纤内包层和纤芯的相对折射率差可增大光纤内包层的数值孔径,可以高达0.9。目前内包层数值孔径为0.8 的掺镱双包层PCF 已经在实验室被制备出来。【7】

具有保偏特性的稀土掺杂双包层PCF 是另一个值得关注的发展方向,【8】通过改变x、y 轴靠近纤芯附近的空气孔的直径,可以引起两个正交轴上有效折射率的差异,从而在光纤内引入双折射,可比普通保偏光纤大一个数量级,达10-3量级。

2.2 泵浦光耦合技术

2.2.1 端面耦合技术

端面耦合技术将泵浦光聚焦到双包层光纤内包层端面处,直接耦合到双包层光纤中,这种技术最大的特点在于结构简单,易于实现,因此端泵浦技术在包层泵浦技术发展的初期被处于科技前沿的国内外研究者广泛采用。【9】根据泵浦光和接受双包层光纤两者的数值孔径和光斑大小,设计合适的透镜组将泵浦光耦合进双包层光纤,在泵浦光功率较高时,这种方法因受光面积所限,光纤端面处的光密度极高,故易造成光纤端面损伤;另一大缺陷在于,相对于耦合光斑来说,光纤端面接受面积太小,以至于稍微的位置偏移都会引起耦合效率的急剧下降。

图4 光纤合束器耦合技术(引自文献【10】)

锥形光纤耦合方式是一种改进的端泵浦耦合方式,主要依靠锥形光纤将尾纤输出的大模场直径光斑压缩进横截面相对较小的双包层光纤中。这种方式耦合效率高于普通的端泵耦合方式,只是不能实现环形激光腔结构及激光放大器,且不适用于多个高能激光泵源的同时泵浦。为了实现多个泵浦源的同时泵浦,研究者对锥形光纤耦合技术稍作改进,发展了光纤合束器耦合技术。【10】如图 4 所示,这种耦合技术将多根多模光纤组成的光纤束逐渐收缩为单根与双包层光纤尺寸相匹配的多模光纤,再与双包层光纤连接。该技术适用于多个带尾纤的大功率LD 同时泵浦。它可以将光纤束中心的一根多模光纤替换为适于信号光传输的单模光纤与双包层光纤纤芯熔接,这样泵光可以从多模光纤耦合到掺杂光纤内包层中,而信号光可以从中心的单模光纤耦合到纤芯中,从而解决了锥形光纤无法实现环形腔结构设计的弊端,并且使得多路泵浦成为可能。

2.2.2 侧面耦合技术

侧面耦合技术是将双包层光纤的一段涂敷层及外包层剥除后,在内包层的一个侧面,泵浦光经一定的耦合方式注入双包层光纤内包层。这种耦合方式使双包层光纤两端自由,易于实现各种灵巧的激光腔结构,而且泵浦位置可自由选择,便于实现双向泵浦及多点阵列式泵浦,以获得更大的输出光功率。

斜角光纤耦合技术是目前最受到关注的侧面耦合技术,它是将将数根矩形光纤或玻璃丝排列成光纤排,前端面与条状LD 输出面通过微柱透镜耦合(见图5),后端的光纤或玻璃丝各自独立,每根末端均磨成斜角,分别在双包层光纤内包层侧面的不同位置耦合,适用于多点泵浦。其主要优点是工艺简单,应用广泛。

图5 光纤排耦合前端结构示意图(引自文献【10】)

2.3 激光合成技术

2.3.1 激光波长合成

作为激光合成两项关键技术之一,激光波长合成技术是激光功率的一种非相干合成。通过将多个相近激光波长叠加,在近场或远场获得光场分布的叠加,获得较好的光束质量。在光纤激光器研究的早期,输出功率普遍较低,因此激光波长合成技术受到人们的重视。但是对于较高功率的光纤激光器,由于激光功率的提高增加了激光器光谱特性的不稳定性,造成波长合成后光束质量的下降。为了解决功率和光谱劣化之间的矛盾,提高合成效率,只能在低功率谐振腔内获得需要的多个稳定波长,在波长合成之前分别进行功率放大,这样既能获得稳定的波长输出,又能获得需要的功率输出。有关研究结果采用MOPA 结构设计实现了上述方案,获得总6,W 的激光功率,合成后光束质量与单个掺镱光纤激光器光束质量一样,M2为 1.14。【11】

2.3.2 激光功率相干合成

激光相干合成技术是近年来激光合成领域研究的热点,它的基本思路是将多路激光束经相干控制后合成一束光,从而由许多中等功率的激光器获得高功率的单束激光输出,同时保持良好的光束质量。假定参与激光功率相干合成的光纤激光器数目为N,激光功率为P,相干合成后总功率理论上将达到NP,激光仍然能接近衍射极限输出。

激光功率相干合成技术的关键是实现各路激光的相位锁定。美国空军研究实验室Shay T M 等对5 路百瓦级光纤放大器进行相干合成获得了725,W 的总功率输出。【12】Kozlov 等人采用一个2×2 熔融拉锥光纤耦合器的锥形耦合面,与光纤光栅对构成“三镜”谐振腔,实现了激光模场空间分布和波长的同时合成。【13】Shirakawa 同样采用腔内光纤耦合器实现了 2 路和 4 路光纤激光器的相干合成,效率分别达到93.6%,、95.6%,。【14】同样是腔内激光功率的相干合成,Sabourdy 基于Mach-Zehnder 干涉原理,【15】演示了 2 路和 4 路光纤激光器的相干合成,效率分布达到99%,、95%,,同时实现了60,nm 宽的波长调谐输出。

总结

近年来,大功率光纤激光器关键技术的研究取得了巨大进展,双包层增益光纤取代了单包层光纤成为高功率光纤激光器主要增益介质,光子晶体光纤则是将来可能应用于高功率光纤激光器的另一种介质;高效率泵浦耦合技术是高功率光纤激光器的另外一个重点,适应于不同目的的端面泵浦、侧面泵浦耦合方式高效而且工艺逐渐成熟;激光器波长合成技术对于激光功率和亮度提高的贡献有限,而相干合成技术的效率较高,仍然是当前国内外研究的一个热点。

引用文献

【1】任国光,伊炜伟,屈长虹。高功率光纤激光器及其在战术激光武器中的应用。1001 -5078( 2015)10 -1145 -07 。

【2】Pask H M,Archambault J L,Hanna D C,et al. Operationof cladding-pumped Yb-doped silica fiber lasers in1,um region[J]. Electron Lett. ,1994,30(11):863- 865.

【3】宁鼎,黄榜才,项阳,许兆文,吕可诚。后腔镜对掺Yb双包层光纤激光器性能影响的的研究。Chinese Physics Letters,2001,18(12):1592-1594。

【4】Yalonovitch E. Inhibited spontaneous emission in solidstate physics and electronics[J]. Phys. Rev. Lett. ,1987(58):2486-2489.

【5】Wadsworth W,Knight J C,Birks T A,et al. Recent progress in photonic crystal fibers[A]. Proc ,OFC2000[C]. 2003(1):98-100.

【6】朱剑平,李乙刚,张炜,等. 光子晶体光纤激光器[J].激光杂志,2004,25(3):19-22.

【7】Wadsworth W J,Percival R M,Bouwmans G,et al.High power air-clad photonic crystal fibre laser[J]. Optics Express,2003,11(1):48-53.

【8】Schreiber T,Schmidt O,R?ser F,et al. High power operation of a

low-nonlinearity single polarization photonic crystal fiber[R]. 2005,WA33.

【9】吕可诚,刘伟伟,吕福云,等. 包层泵浦光纤激光器[J]. 中国科学基金,1999(5):288-292.

【10】张帆,王春灿,童治,等. 用于高功率双包层光纤激光器侧面耦合的对称夹层结构[J]. 中国激光,2007,

【11】Augst S J,Goyal A K,Aggarwal R L,et al. Wavelength beam combining of ytterbium fiber lasers[J]. Optics Letters,2003,28(5):331-333.

【12】Shay T M,Baker J T,Sanchez A D,et al. High powerphase locking of a fiber amplifier array[C]. SPIE,2009(7195):71951,M.

【13】Kozlov V A,Hernandez-Cordero J,Morse T F. Allfiber coherent beam combining of fiber lasers[J]. Optics Letters,1999,24(24):1814-1816.

【14】Shirakawa A,Saitou T,Sekiguchi T,et al. Coherent addition of fiber lasers by use of a fiber coupler[J]. Optics Express,2002,10(21):1167-1172.

【15】Sabourdy D,Kermene V,Desfarges-Berthelemot A,et al. Efficient coherent combining of widely tunable fiber lasers[J]. Optics Express,2003,11(2):87-97.

高功率IPG光纤激光器应用简介

高功率IPG光纤激光器应用简介 一、IPG光纤激光器简介 1.光纤激光器简介 光纤激光器是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器,光纤激光器可在光纤放大器的基础上开发出来:在泵浦光的作用下光纤内极易形成高功率密度,造成激光工作物质的激光能级“粒子数反转”,当适当加入正反馈回路(构成谐振腔)便可形成激光振荡输出。 2.光纤激光器的优势 首先是使用成本低,光纤激光器替代了不稳定或高维修成本的传统激光器。其次,光纤激光的柔性导光系统,非常容易与机器人或多维工作台集成。第三,光纤激光器体积小,重量轻,工作位置可移动。第四,光纤激光器可以达到前所未有的大功率(至五万瓦级)。第五,在工业应用上比传统激光器表现更优越。它有适用于金属加工的最佳波长和最佳的光束质量,而且光纤激光器在每米焊接和切割上的费用最低。第六,一器多机,即一个激光器通过光纤分光成多路多台工作。第七,免维护,使用寿命长。最后,由于其极高的稳定性,大大降低了运行中对激光质量监控的要求。简单来说就是高功率下的极好光束质量,高光束质量下的极好电光效率,高功率高光束质量下的极小体积、可移动性和柔性。 3.IPG简介 全球最大的光纤激光制造商IPG Photonics由Valentin Gapontsev博士于1991年创建,总部设在美国东部麻省。IPG在德国、美国、俄罗斯和意大利设有生产、研发基地,并在全球设有销售和服务网点,覆盖美国、英国、欧洲、印度、日本、韩国、新加坡和中国,并于2006年在美国纳斯达克上市。

十八年来,IPG致力于纵向合成,所有的核心配件均为IPG研发、生产和拥有,同时也是唯一一个能为客户提供高性价比的光纤和半导体激光器的厂家。 高功率是IPG的优势。全世界已有上千台IPG的高功率(>1KW)光纤激光器在汽车制造、船舶制造、海上平台和石油管道、航空航天和技术加工等工业领域中得以应用。在日本,我们向丰田、三菱、住友在内的客户售出了数百台IPG的大功率光纤激光器。这些激光器的成功应用,说明了IPG光纤激光已成熟,且成为制造业的技术工具之一。依近期国内各厂家、院校、集成商对IPG光纤激光器大量的订单来看,光纤激光在中国市场广泛应用的局面会很快到来,尤其是在金属加工(切割、焊接、熔覆、快速成型等)方面。 二、高功率光纤激光应用领域 1.激光焊接领域的应用 光纤激光器的光束质量好,连续功率大,适用于深熔焊和浅表热导焊。连续激光通过调制可提供激光脉冲,从而获得高峰值功率和低平均功率,适用于需要低热输入要求的焊接。由于高功率激光的调制频率高达1万赫兹,因而能够提高脉冲焊接的产能。光纤输送方式使激光能够灵活地集成在传统焊钳、振镜头、机器人和远程焊接系统内。无论采用何种光束输送方式,光纤激光器都具有无可比拟的性能。典型的点焊应用包括依靠振镜头传送光束,从而完成剃须刀片和硬盘挠曲的焊接,从而充分地利用光纤激光器的脉冲功能。光纤激光器的光斑小,焦距长,因而远距离激光焊接的能力大大提高。1-2米的工作间距与传统机器人相比使工作区域提高了数倍,配备光纤激光器的远程焊接工位包括车门焊接、多点焊接和整个车身框架的搭接焊接。光纤激光器焊接的其它例子包括传动部件全熔焊、船用厚钢板深熔焊、电池组密封焊接、高压密封等等。图1展示了光纤激光焊接的效果。

大功率光纤激光器研究的最新进展

大功率光纤激光器研究的最新进展 敖经盛2012301020071 (武汉大学物理科学与技术学院,湖北省武汉市430072) 摘要:大功率光纤激光器具有光束质量好、寿命长、转换效率高的优点,其主 要性能已明显优于其他激光器。随着技术的进步,大功率光纤激光器还在不断取得发展突破。本文就大功率光纤激光器研究的一些关键技术的最新进展做了简要介绍。 关键词:光纤激光器;大功率;最新进展 引言: 光纤激光器具有众多令人瞩目的优点,如其波导结构与传输光纤相同,易于与传输光纤集成和耦合;基质材料具有很好的散热特性和热稳定性;与传统固体激光器相比,光纤激光器损耗小、阈值低、效率高,容易实现小巧、紧凑的结构设计,因此光纤激光器在光纤通信、传感、工业加工、国防和军事等领域被广泛应用。 近年来,光纤激光器输出功率快速增长,大功率光纤激光器几项关键技术的研究都取得了较大突破,增益光纤有了多种新型结构设计的掺杂光纤(如双包层光纤、光子晶体光纤等);泵浦耦合技术实现了端面、侧面泵浦等多种耦合方式。光纤激光器光束合成技术的研究也取得了较多成果。下文我们详细介绍这些技术的原理及最新进展。 1.光纤激光器的原理 光纤激光器主要由泵浦源,耦合光学系统,增益光纤,谐振腔,准直光学系统等部件构成。泵浦源由一个或多个大功率激光二极管阵列构成,其发出的泵浦光经特殊的泵浦结构耦合入作为增益介质的掺稀土元素光纤,泵浦波长上的光子被掺杂光纤介质吸收,形成粒子数反转,受激发射的光波经谐振腔镜的反馈和振荡形成激光输出。

图1 光纤激光器原理图(引自文献【1】) 2.高功率光纤激光器的关键技术 2.1 增益光纤制作技术 2.1.1稀土掺杂双包层石英光纤 稀土掺杂双包层石英光纤技术最早由美国宝丽来公司和英国南安普敦大学于20 世纪80 年代末期提出。【2】它有效解决了光纤激光器中泵浦光功率与增益光纤之间的耦合效率问题,显著提高光纤激光器输出功率。稀土掺杂双包层石英光纤的研制技术因此成为了高功率光纤激光器的关键技术之一。 双包层光纤由纤芯、内包层、外包层和保护层构成,如图2所示。它比普通单模光纤增加了1 个内包层作为多模泵浦光的传输波导,泵浦光在内包层中传输时不断穿越纤芯而被其中的稀土离子吸收,并产生单模激光由纤芯波导输出。 图2 双包层光纤的结构示意图 为了使内包层中传输的泵浦光更多次地穿越掺有稀土离子的纤芯,增加泵浦长度,提高泵浦效率,研究人员提出了不同形状的内包层结构。圆形结构由于不需要额外加工,制造工艺简单,容易实现与带尾纤的泵浦光源耦合,是最先研制和使用的内包层结构。但完美的圆形对称造成内包层中存在大量的螺旋光,这部分泵浦光不经过纤芯,不被稀土离子吸收,大大降低了泵浦光的利用率。【3】后来,又逐渐研制出不同形状的内包层,如偏芯圆形、矩形、正方形、D 形、梅花形、六边形、八角形等。 但是目前非圆形的双包层光纤还存在生产工艺复杂,稳定性和一致性差,其双折射特性没有圆形保偏双包层光纤好的问题。这些问题应该可以通过技术的改进,生产工艺的改善而很快得到解决。

高功率光纤激光器发展概况

2009年第12 期 中文核心期刊 高功率光纤激光器发展概况 Survey of high-power fiber lasers ZHANG Jing-song (Electronic communications technology department, Shenzhen Institute of Information Technology,Shenzhen Guangdong 518029,China) Abstract :High-power fiber lasers have wide applications in the filed of optical communication,printing,marking,material processing,medicine etc.High-power fiber lasers may substitute conventional lasers large-ly,have new application of laser,broaden the scope of laser industry.The history and recent development of high-power fiber lasers home and aboard are surveyed.The prospect of high-power fiber lasers is discussed.Key words :high-power fiber laser,double-clad fiber,cladding pump 张劲松 (深圳信息职业技术学院电子通信技术系,广东深圳518029) 摘要:高功率光纤激光器以其优越的性能和超值的价格,在光通信、印刷、打标、材料加工、医疗等领域 有着广阔的应用,将会很大程度上替代传统激光器,并开辟一些新的激光应用领域,扩大激光产业的规模。概述国内外高功率光纤激光器的发展历史与现状。展望了高功率光纤激光器的发展前景。 关键词:大功率光纤激光器;双包层光纤;包层泵浦中图分类号:TN248 文献标识码:A 文章编号:1002-5561(2009)12-0008-03 0引言 从1960年第一台激光器(美国Maiman 等首先用红宝石晶体获得了激光输出)问世到现在近50年过去了,激光技术确如人们所期,渗入了各行各业:通信、生物技术、医学、印刷、制造、军事、娱乐业等。在某些领域,它已经成为不可替代的核心技术。但是激光产业规模还不够大,究其原因,不是人类不需要激光,而是传统激光器不好用:成本高、效率低、故障多。 光纤激光器的出现带来了扩大激光产业规模的希望。光纤激光器激光光束质量好,电-光转换效率高,输出功率大;所有的半导体器件及光纤组件都可以融接成一体,避免了元件的分立,可靠性得到极大提高。 1国外高功率光纤激光器发展概况 光纤激光器的最早有关研究可以追溯到20世纪 60年代初期,当时激光器刚刚出现不久,人们对激光 器的研究投入了极大热情,积极研制开发各种新型激光器。1961年,美国光学公司的E.Snitzer 等在光纤激 光器领域进行了开创性的工作,他们利用棒状掺钕(Nd 3+)玻璃波导获得了波长1.06μm 的激光。 20世纪70年代,光纤通信的研究开始起步,新兴 的光纤通信系统对新型光源的需求极大地刺激了激光器的研究工作。但由于人们的注意力集中到迅猛发展的半导体激光器技术上,以及光纤激光器自身的一些当时无法克服的困难,光纤激光器的研究逐渐沉寂下来。尽管如此,仍然取得了一些值得一提的成就。例如,1973年,J.Stone 等成功地研制出能够在室温下连续工作的掺钕光纤激光器,他们采用的半导体注入型激光器终端泵浦方式对以后实用型光纤激光器的研究具有重要的意义。 20世纪80年代,英国Southampton 大学的S.B.Poole 等用MCVD 法成功地制备了低损耗的掺钕和掺 铒光纤,因为掺铒光纤光纤激光器的激射波长恰好位于通信光纤的1.55μm 低损耗窗口,人们开始认识到光纤放大器和光纤激光器在提高传输速率和延长传输距离等方面无疑将给光纤通信带来一场革命。掺铒光纤放大器(EDFA )得到了迅速的发展并成为一项成熟的应用技术。但是,光纤通信用的光纤激光器输出功率一般都是毫瓦级,一直以来只局限于光通讯等领域;同时由于巨大的行业差距,几乎无人把它与激光 收稿日期:2009-08-31。 作者简介:张劲松(1969-),男,博士,高工,现主要从事光纤激光器、放大器等方面的研究。 ⑧

关于光纤激光器的研究综述

关于光纤激光器的研究综述 前言 光纤激光器是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器,作为第三代激光技术的代表,具有其他激光器无可比拟的技术优越性。由于其具有绝对理想的光束质量、超高的转换效率、成本低、高稳定性以及体积小等优点,对传统的激光行业产生巨大而积极的影响。这导致了光纤激光器在近年来成为激光中的热门领域。 本文查找了以“锁模技术”“光纤激光器”“非线性偏振旋转”“超短脉冲”为主要关键字的有关的28篇文献,这些论文主要集中在激光,量子,光子等领域。锁模光纤激光器因其紧凑小巧,成本低和光束质量好等优点,近年来获得快速发展, 从发表论文的统计分析上来看,近三年年发表的文章数量占文章总数的大部分,并呈逐年增加趋势,由此可见近几年学者对光纤激光器的研究呈明显上升趋势。而在这其中大部分文章都涉及锁模光纤激光器与掺杂光纤激光器,尤其是 ++光纤激光器。它们在实用方面的优点对传统的被动锁模光纤激光器,掺33 , Yb Er 激光行业产生巨大而积极的影响,这导致了光纤激光器在近年来成为激光中的热门领域。 正文 1 锁模光纤激光器 锁模光纤激光器因其紧凑小巧、成本低和光束质量好等优点,近年来获得快速的发展。根据其锁模的原理,锁模光纤激光器可分为三类:主动锁模光纤激光器、被动锁模光纤激光器,主被动混合锁模光纤激光器。 主动锁模光纤激光器又可分为调制型锁模和注入型锁模两类。调制型主动锁模光纤激光器通常利用LiNbO3晶体作为调制器实现锁模,既可以进行振幅调制也可以进行相位调制,而注入型锁模光纤激光器主要有两种形式:一是利用行波半导体光放大器的非线性增益调制特性实现主动锁模;二是利用光纤的价差相位调制效应进行主动锁模。但主动锁模光纤激光器想走向实用化,稳定性问题是必须要解决的。 被动锁模光纤激光器通常利用半导体的可饱和吸收效应或光纤中的非线性效应作为锁模机制,它一般不需要外接施加的调制信号。半导体可饱和吸收锁模激光器的优点是容易实现激光器的自启动,而且脉冲的重复频率较稳定,脉宽小,但因为其不是全光纤的结构,故在实际应用中响应速度交大。基于光纤非线性的锁模激光器可实现全光纤的结构,克服了半导体可饱和吸收体被动锁模的缺点,响应时间小。 主被动混合锁模光纤激光器是以上两种的有机结合,因为主动锁模光纤激光器的弛豫震荡和超模噪声劣化了输出脉冲的质量,而被动锁模光纤激光器输出脉冲重复率受光纤长度的限制不可能提高,而且不容易调整和控制,所以利用主被动混合的技术,可以优化这些不足,获得最好的效果。这类激光器具有体积小、

浅析高功率光纤激光器

浅析高功率光纤激光器 高功率光纤激光器,是相对于光纤通讯中作为载波的低功率光纤激光器而言(功率为mW级),是定位于机械加工、激光医疗、汽车制造和军事等行业的高强度光源。高功率光纤激光器巧妙地把光纤技术与激光原理有机地融为一体,铸造了21世纪最先进和最犀利的激光器。即使是在激光技术发达的国家,光纤激光器也是尖端、神秘和充满诱惑的代名词。2002年6月,光纤激光器空降中国,震撼了中国激光学术和产业界,引起了尊至院士的深情关注! 一、光纤技术 光纤激光器的最大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。 光纤是以SiO2为基质材料拉成的玻璃实体纤维,主要广泛应用于光纤通讯,其导光原理就是光的全反射机理。普通裸光纤一般由中心高折射率玻璃芯(芯径一般为9-62.5μm)、中间低折射率硅玻璃包层(芯径一般为125μm)和最外部的加强树脂涂层组成。〈见图一〉光纤可分为单模光纤和多模光纤。单模光纤:中心玻璃芯较细(直径9μm+0.5μm),只能传一种模式的光,其模间色散很小,具有自选模和限模的功能。多模光纤:中心玻璃芯较粗(50μm+1μm),可传多种模式的光,但其模间色散较大,传输的光不纯。 用于高功率光纤激光器中的光纤不是普通的通讯光纤,而是掺杂了多种稀有离子、结构更为复杂、耐高辐射的特种光纤---双包层光纤。

双包层光纤比普通光纤在纤芯外多了一个内包层,对泵浦光而言是多模的,直径和受光角较大,能大肆吸收高亮度的多模泵浦光,在光纤内聚集大量的光子。实践证明:横截面为D型和矩形的双包层光纤具有95%的耦合效率因而得到广泛应用。对于脉冲光纤激光器而言,一个重大的课题就是如何提高光纤的耐辐射能力。目前世界上光纤激光器的单脉冲能力可以达到20,000W,一根头发丝大小的光纤如何能承受如此高的激光辐射?所以必须考虑在光纤内掺杂某种特殊离子防止光纤被烧坏。比如掺杂了铈离子的光纤就是在核辐射情况下,既不会因染色而失去透光能力,更不会受热变形。 二、传统固体激光器 激光器说白了就是一个波长转换器---波长短的泵浦光激励掺杂离子转换成长波长的光辐射,它一般由3部分组成:工作物质、谐振腔和泵浦系统。由于光纤激光器本质上属于固体激光器,所以在此仅比较一下传统Nd:YAG激光器的特性。 工作物质: 工作物质是固体激光器的心脏,它的物理性质由基质材料决定,光谱性质由激活离子内的能级结构决定。在YAG单晶体中掺入三价的Nd3+,便构成了目前广泛应用的YAG激光晶体。它主要有如下明显的特点: 1、YAG棒生长速度很慢,一般小于1mm/h。目前最大晶体棒的直径为40mm,长180mm,所以激光增益从根本上受到限制,无法实现特高功率激光输出。

光纤激光器的原理及应用

光纤激光器的原理及应用 张洪英 哈尔滨工程大学理学院 摘要:由于在光通信、光数据存储、传感技术、医学等领域的广泛应用,近几年来光纤激光器发展十分迅速,且拥有体积小、重量轻、检测分辨率高、灵敏度高、测温范围宽、保密性好、抗电磁干扰能力强、抗腐蚀性强等明显优势。本文简要介绍了光纤激光器的基本结构、工作原理及特性,并对目前几种光纤激光器发展现状及特点做了分析,总结了光纤激光器的发展趋势。 关键词:光纤激光器原理种类特点发展趋势 1引言 对掺杂光纤作增益介质的光纤激光器的研究20世纪60年代,斯尼泽(Snitzer)于1963年报道了在玻璃基质中掺激活钕离子(Nd3+)所制成的光纤激光器。20世纪70年代以来,人们在光纤制备技术以及光纤激光器的泵浦与谐振腔结构的探索方面取得了较大进展。而在20世纪80年代中期英国南安普顿大学掺饵(EI3+)光纤的突破,使光纤激光器更具实用性,显示出十分诱人的应用前景[1]。 与传统的固体、气体激光器相比,光纤激光器具有许多独特的优越性,例如光束质量好,体积小,重量轻,免维护,风冷却,易于操作,运行成本低,可在工业化环境下长期使用;而且加工精度高,速度快,寿命长,省能源,尤其可以智能化,自动化,柔性好[2-3]。因此,它已经在许多领域取代了传统的Y AG、CO2激光器等。 光纤激光器的输出波长范围在400~3400nm之间,可应用于:光学数据存储、光学通信、传感技术、光谱和医学应用等多种领域。目前发展较为迅速的掺光纤激光器、光纤光栅激光器、窄线宽可调谐光纤激光器以及高功率的双包层光纤激光器。 2光纤激光器的基本结构与工作原理 2.1光纤激光器的基本结构 光纤激光器主要由三部分组成:由能产生光子的增益介质、使光子得到反馈并在增益介质中进行谐振放大的光学谐振腔和可使激光介质处于受激状态的泵浦源装置。光纤激光器的基本结构如图2.1所示。

2019年激光器行业专题研究报告

2019年激光器行业专题研究报告

摘要 ?核心逻辑:2018年激光产业中工业加工占到下游总体的比例为45%,根据IPG2018年年报披露,激光切割、焊接是其中最重要的应用领域,2016-2018年切割占总体的比例分别为51%、54%、57%,逐年提升,而焊接三年分别为18%、20%、16%。切割、焊接占据了激光行业的主要市场空间。 ?激光切割:激光切割主要优势在于单位使用成本低,随着设备价格的大幅下降其经济性凸显;激光切割从薄板往中厚板市场渗透趋势明显,还有至少翻倍以上的空间;就存量角度,根据中国激光产业发展报告(2019)及我们的估算,到2019年底我国切割用激光设备存量为6.99-8.16万台,对于传统切割方式的渗透度为26.26-30.65% ,且集中在低功率,1500W—4000W功率激光切割设备渗透率近年有望提高。 ?激光焊接:激光焊接设备单价较高,主要应用于汽车、电池等高端制造;2018年规模以上金属焊接切割厂商年收入合计达到449亿,而激光焊接对焊接市场渗透度不足30%;作为实现汽车轻量化的重要手段,激光焊接应用率有望从20%提升至60%;受益于动力锂电池厂商扩产,预计2020年该细分市场空间达35亿元;国产替代将成为激光焊接业务的另一个增长点。 ?投资建议:建议重点关注以切割、焊接为主要应用领域的激光器龙头锐科激光,关注非上市公司创鑫激光、杰普特等。?风险提示:工业激光下游需求不景气;激光器价格竞争激烈;市场渗透提升不及预期。

目录 综述:重点讨论连续/QCW光纤激光器的切割及焊接市场空间 1.光纤激光器研究框架 2.激光特性及多应用场景综述 切割:设备单价下降趋势中应用场景向中厚板材料开拓,市场空间有望翻倍 1.适用领域:工业加工中增长最快的应用领域,占比在50%以上 2.工作原理:属于热切割方法之一,一般使用激光熔化切割 3.能力与效率:切割能力因材料而异,切割效率与板材厚度呈“反比” 4.激光切割:主要优势在于单位使用成本低,设备单价下降经济性凸显 5.市场空间:设备单价下降促进中厚板市场开拓,空间有望翻倍 6.市场渗透度:对于传统切割方式的渗透度不足25.95% ,集中在低功率 焊接:主要应用于汽车、电池等高端制造,市场渗透+国产替代双轮驱动增长 1.主要方式:主要有热传导焊、深熔焊、复合焊、钎焊等方式 2.适用领域:多使用固体、半导体激光器,适用于精密加工、汽车工业等 3.优势vs劣势:加工范围广、过程简单,但采购成本高 4.市场渗透度:多应用于高端制造,对焊接市场渗透度不足30% 5.应用场景一:作为实现汽车轻量化的重要手段,未来应用率将大幅提升 6.应用场景二:动力电池厂商扩产,预计2020年细分市场空间达35亿元 7.国产替代:国产替代将成为激光焊接业务的另一个增长点

2019年中国光纤激光器行业市场现状及发展前景研究报告

2019年中国光纤激光器行业市场现状及发展前景研究报告随着光纤激光器突破了传统激光器在功率、效率和性能方面的瓶颈,逐步替代气和普通固体激光器,光纤激光技术的发展和下游行业需求的增加,光纤激光器市场规模保持快速增长。随着光纤激光器技术逐渐成熟以及下游行业市场需求不断增加,数据显示,2018年中国光纤激光器出货量已突破10万台。 工业自动化生产的推进和激光器功率的提升,光纤激光器在工业领域的应用快速渗透,高功率连续光纤激光器稳定性快速提升,应用领域迅速扩大,光纤激光器在工业领域的应用将进一步扩大,整体市场空间将稳定增长,预计2019年中国光纤激光器出货量将进一步增长,有望突破14万台。 基于此,中商产业研究院长期关注中国光纤激光器市场,针对当前光纤激光器情况以及光纤激光器的发展前景,特别推出了《2019中国光纤激光器行业市场前景研究报告》,通过案例分析,为从事光纤激光器产业的从业人员提供了参考方案。 《2019中国光纤激光器行业市场前景研究报告》主要围绕中国光纤激光器行业概况;光纤激光器发展背景;光纤激光器现状;行业相关企业以及光纤激光器行业未来发展前景等五个章节展开,通过对当前中国光纤激光器的分类别划分诊断,总结光纤激光器发展现状,从而预提出当前行业的发展前景。

PART 1光纤激光器的概况 据中商产业研究院分析,光纤激光器是指利用掺稀土元素的玻璃光纤作为增益介质的激光器。光纤激光器一般用光纤光栅作为谐振腔,泵浦源作为泵浦源,泵浦光从合束器耦合进入增益光纤,在包层内多次反射穿过掺杂纤芯,选择合适的光纤长度和掺杂离子浓度可以实现对泵浦光的充分吸收,形成粒子数反转并输出激光。

光纤激光器论文

激光器件与技术期中论文 光纤激光器浅谈浅谈光纤激光器以及我国光纤激光器研究现状

摘要: 光纤激光器作为光源在光通信领域已得到广泛应用,而随着大功率双保层光纤激光器的出现,其应用正向着激光加工、激光测距、激光雷达、激光艺术成像、激光防伪和生物医疗等更广阔的领域迅速扩展。本文以下内容概述了光纤激光器的原理、特点、应用及其发展前景。 关键词:光纤激光器应用扩展发展前景 abstract: Fiber laser as a light source in the field of optical communication has been widely used, and as the dual-protection layer of high-power fiber lasers appear, its application is toward to the laser processing, laser ranging, laser radar, laser art of imaging, security and bio-medical laser rapid expansion of a wider area. The following article outlines the principles of fiber lasers, characteristics, applications and prospects for development. Keywords: fiber laser applications development prospects.

光纤激光器的研究

光纤激光器的研究 赵尚森 (河北工程大学信息与电气工程学院,河北邯郸 056038) 摘要:稀土掺杂光纤激光器是光电子技术领域的先进课题。本文分析了掺稀土光纤激光器的光学物理过程。 关键词:光纤激光器;高功率 STUDY ON THE FIBER LASER Abstract: The research of rare-earth-doped fiber lasers is one of the frontiers subjects of optoelectronic technology. The theoretical analysis of the optical physical process in doped rare-earth-fiber was given. Key words: fiber laser; high power 0 引言 激光是近代科学技术中的重大发明之一。从1960年第一台红宝石激光器出现至今已经有50余年,激光器件及激光技术已发展到相对高的水平,激光器件的种类很多,包括固体、气体、半导体、液体、化学、自由电子等激光器。 固体激光器的工作物质是掺杂的晶体和玻璃,种类很多有百余种。固体激光器件整体具有结构紧凑、牢固耐用等优点,最大输出单脉冲功率很高,另外也可以利用某些晶体实现倍频。 近年来,光纤激光器受到了广泛的关注,其主要优势有:散热性能好、转换效率高、可调谐范围宽、泵浦阈值低、光束质量高等。 1 光纤激光器简介 同传统激光器一样,光纤激光器也由泵浦原、增益介质和光学谐振腔构成。但光纤激光器的增益介质为光纤,是利用光纤端面、光纤环形镜或光纤光栅等作为反射镜来构成反射腔镜。 1.1光纤激光器分类 光纤激光器按照光纤材料的种类可以分为以下几类:⑴掺稀土元素的光纤激光器,在SiO2光纤中掺杂稀土类元素离子,例如Yb3+、Nd3+、Er3+等,制成特定波长传输的光纤激光器;⑵非线性效应光纤激光器,利用光纤本身的非线性效应制作而成,主要有受激拉曼散射光纤激光器和受激布里渊散射光纤激光器;⑶晶体光纤激光器,其增益介质为激光晶体光纤,如红宝石单晶光纤激光器和Nd3+:YAG单晶光纤激光器等;⑷塑料光纤激光器,在塑料光纤纤芯或包层内掺入激光染料作为增益介质制成光纤激光器;⑸光子晶体光纤激光器,即利用光子晶体光纤的特性制成的稀土掺杂光纤激光器。 在这几类光纤激光器中,掺稀土元素的光纤激光器发展最早、最常见,同时也是利用最广泛的。其典型的工作机理如下:掺杂光纤中的稀土离子吸收泵浦光光子,从而被激励到较高能级;这些离子经过无辐射跃迁到亚稳态的激光上能级,并可通过受激辐射跃迁到下能级产生一个与信号光光子等同的光子。当泵浦光足够强时,可在激光上、下能级间形成粒子数反转,使得掺杂光纤具有光放大的功能,即光增益。光纤激光器的基本构造如图1-1所示:

光纤激光器工作原理及发展

光纤激光器的工作原理及其发展前景 1 引言 光纤激光器于1963年发明,到20世纪80年代末第一批商用光纤激光器面市,经历了20多年的发展历程。光纤激光器被人们视为一种超高速光通信用放大器。光纤激光器技术在高速率大容量波分复用光纤通信系统、高精度光纤传感技术和大功率激光等方面呈现出广阔的应用前景和巨大的技术优势。光纤激光器有很多独特优点,比如:激光阈值低、高增益、良好的散热、可调谐参数多、宽的吸收和辐射以及与其他光纤设备兼容、体积小等。近年来光纤激光器的输出功率得到迅速提高。已达到10—100 kW。作为工业用激光器,现已成为输出功率最高的激光器。光纤激光器的技术研究受到世界各国的普遍重视,已成为国际学术界的热门前沿研究课题。其应用领域也已从目前最为成熟的光纤通讯网络方面迅速地向其他更为广阔的激光应用领域扩展。本文简要介绍了光纤激光器的结构、工作原理、分类、特点及其研究进展,最后对光纤激光器的发展前景进行了展望。 2 光纤激光器的结构及工作原理 2.1光纤激光器的结构 和传统的固体、气体激光器一样。光纤激光器基本也是由泵浦源、增益介质、谐振腔三个基本的要素组成。泵浦源一般采用高功率半导体激光器(LD),增益介质为稀土掺杂光纤或普通非线性光纤,谐振腔可以由光纤光栅等光学反馈元件构成各种直线型谐振腔,也可以用耦合器构成各种环形谐振腔泵浦光经适当的光学系统耦合进入增益光纤,增益光纤在吸收泵浦光后形成粒子数反转或非线性增益并产生自发辐射所产生的自发辐射光经受激放大和谐振腔的选模作用后.最终形成稳定激光输出。图1为典型的光纤激光器的基本构型。 增益介质为掺稀土离子的光纤芯,掺杂光纤夹在2个仔细选择的反射镜之间.从而构成F—P谐振器。泵浦光束从第1个反射镜入射到稀土掺杂光纤中.激射输出光从第2个反射镜输出来。 2.2 光纤激光器的工作原理 掺稀土元素的光纤放大器促进了光纤激光器的发展,因为光纤放大器可以通过适当的反馈机理形成光纤激光器。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

DFB光纤激光器国内外发展状况

我国国内光纤激光器目前己经得到一定程度的发展,国内的一些单位如上海光机所、清华大学、北京邮电大学、华中科技大学、中国科技大学、天津大学等从八十年代末进入光纤激光器的研究领域,经过努力获得了一定进展。国内开展光纤激光器和放大器方面的研究是从80 年代末和90 年代初开始的,首先在上海硅酸盐研究所、天津46 所、上海光机所、西安光机所、清华大学、北京邮电大学等国内多见科研单位开展了掺饵光纤的研制及光纤激光器的研究,并取得了阶段性的成果[l5] 。南开大学、上海光学精密机械研究所在双包层光纤布拉格(Bragg)光栅激光器方面取得了开创性成果[16],烽火通信科技股份有限公司与上海光 机所于2005 年合作,顺利研制出输出功率高达440W 的掺臆双包层光纤激光器[17],随后中国兵器装备研究院报道了突破IKW 功率的光纤激光器,清华大学在多波长光纤激光器和锁模脉冲光纤激光器方面做了很多有进展性的工作[ 1 8-20] ,总体来说,由于国内光纤激光器的研究受到基础条件方面的制约,同国际的研究水平还有相当大的差距。国外有多个研究机构人员对DBR 和DFB 光纤激光器开展了全面的研究。其中G.A.Ball 所在的EastHartford 联合科技研究中心最先开展了将光栅直接写在掺杂光纤上形成腔结构,泵浦光源通过WDM 对 其进行泵浦而得到激光输出,从而实现所谓DBR 型光纤激光器[21-23] 。由于作为干涉光源以及传感等应用的背景,对单频操作DBR 的研究广泛的开展起来。利用短腔长高掺杂的DBR 、复合腔结构或DFB 结构等来实现稳定的单频操作一一被提出来。Sigurd 所在的澳大利亚的CRC 光子中心对DFB 光纤激光器进行了动态和多波长操作分析[24-25] ,同时探讨了利用DFB 光纤激光器对声响应的情况,并测试了DFB 光纤激光器对空气中声场的响应;Scott 所在的澳大利亚的国防科学科技组织从理论到实验研究了DFB 光纤激光器的空间模结构和 动态噪声[26-27] ,希望实现基于DFB 光纤激光器的水听器;英国的那安普顿大学的Kuthan 等人从理论上提出了改变DFB 光纤激光器对称结构从而实现提高输出效率降低泵浦域值目的[28] ,同时研究了混合掺杂的DFB 光纤激光器[29],同样希望将其应用于传感领域。在20 世纪90 年代,世界范围的光纤传感技术呈现出产业化发展的趋势,主要形成了军事和民用两大应用领域,其中包括:国土安全防卫系统、工业安全检测系统以及用于石油化工、生物医学和环境等领域的光纤检测系统。在此同时光纤激光传感技术也开始形成,在1995 年,美国海军实验室的K.P.Koo 等人[30]首次将光纤激光器应用到光纤传感领域,这不仅推动了光纤传感技术的发展,而且标准着光纤激光传感技术的诞生。在此之后许多机构对光纤激光传感技术就开始了深入的研究,并且积极的拓展其应用的领域,如美国海军实验室(NRL) 、英国国防研究局(DERA) 、澳大利亚国防科学与技术组织(DSTO) 和美国利通资源勘探仪器公司(Litto n)等。自从19%年起英国国防研究局(DERA)联合Ast on大学和Kent大学开展了光纤激光水听器的研究[31],并于2005年报道了8 点光纤激光水听器波分复用技术[32];2006 年澳大利亚国防科学与技术组织(DSTO) 报道的最大规模的单纤16点波分复用光纤激光传感器阵列[33];2007 年美国G.H.Ames 等报道了DFB 光纤激光加速度计[34];2008 年美国海军实验室G.A.Cranch 等报道了DFB 光纤激光磁力计[35] 可以应用于海底微弱磁场的探测。近年来国内光纤传感技术己经进入了工程应用的阶段,并且在光纤激光传感技术方面也取得了一些研究成果。 2011.3.1 DFB 光纤激光器作为本文研究的重点,下面对它的研究进展作一个简要介绍。1972 年美国贝尔实验

光纤激光器常见问题解答

光纤激光器常见问题解答 1. 我现在使用的是灯泵浦YAG激光器,改用光纤激光器会给我带来哪些好处? ?光纤激光器的电光转换效率高达28 %,而灯泵浦YAG激光只有1.5%~2% ?不用更换灯管,因而更加省钱:光纤激光器中使用了寿命长达10万小时的电信级单芯结半导体激光管 ?所有功率级的光斑大小和形状都是固定的 ?免维护或低维护 ?备件极少 ?风冷或基本不需要冷却 ?体积相当小 ?工作距离更长 ?不需要调整 ?无需预热,立即可用 2. 哪里能够买到光纤激光器的光束传送部件? 目前,所有第三方光束传送部件制造商都可提供光纤激光器使用的光束传送部件,IPG可为您提供制造商名单。 3.原有的YAG光束传送部件是否还能使用? 基本可以,但是需要使用适配器对IPG光纤连接器进行转换。有些情况下为了充分发挥光纤激光器的优势,需要提高焦距。 4. 这些激光器产品是否能够集成在我现在的工作单元内? 可以,光纤激光器配备了各种工业接口,能够很容易地对接标准的工业控制装置。 5. 有提供交钥匙服务的系统集成商吗? 有,有许多多年从事光纤激光器交钥匙服务的系统集成商,IPG可提供交钥匙服务集成商和OEM的名单。 6. 光纤激光器有质保服务吗? 在业内,IPG提供的质保期最长:光纤激光器的标准质保期为购买后整2年时间,IPG最长可提供8年质保期,详情请与我们的销售人员联系。 7. 哪里能够实际观摩到光纤激光器产品? IPG在许多地方设有应用开发设施,包括马萨诸塞州牛津市、密歇根州的底特律市、德国的Burbach 市、日本的横滨市,目前我们正计划在俄罗斯、中国和牛津总部建立增设新的应用开发设施。另外,我们还在北美、欧洲、亚洲的多所大学内设有光纤激光器技术研究中心。 8. 你们的竞争对手说你们的光纤激光器存在后向反射的问题,是真的吗? 说这些话的人并不熟悉光纤激光器技术,如果传送光纤选择合适的话,我们的数千瓦功率低模光纤激光器不会发射后向反射问题。单模激光都很少出现这种问题。但是,如果后向反射太高的话,设备一旦检测到会自动关闭。使用隔离器也能消除该问题。IPG已经有无数的设备应用在铜和铝等高反光材料的切割和焊接领域。

激光器技术的应用现状及发展趋势_百度文库讲解

激光器技术的应用现状及发展趋势 摘要 :简述了激光精密加工技术及其特点 ; 综述了激光精密加工的应用现状 ; 探讨了激光精密加工技术的发展趋势。激光加工技术在机械工业中的广泛应用, 促进了激光加工技术向工业化发展。为此, 介绍了几种应用较广泛的激光加工技术; 重点讨论了激光硬化和激光珩磨技术的应用和发展趋势。摘要由于在光通信光数据存储传感技术医学等领域的广泛应用近几年来光纤激光器发展十分迅速本文简要介绍了光纤激光器的工作原理及特性 , 并对目前多种光纤激光器作了较为详细的分类 ; 同时介绍了近几年国内外对于光纤激光器的研究方向及其目前的热点是高功率光纤激光器、窄线宽可调谐光纤激光器和超短脉冲光纤激光器 ; 最后指出光纤激光器向高功率、多波长、窄线宽发展的趋势 . :结合河北工业大学光机电一体化研究室近几年对激光加工技术研究的初步成果, 对激光加工技术的特点, 激光加工技术在国内外的应用发展状况, 以及激光加工技术的发展趋势进行了简要介绍, 同时分析了我国激光加工产业面临的机遇与挑战,并提出了应采取的对策 前言 1 概述 激光加工是 20 世纪 60 年代初期兴起的一项新技术,此后逐步应用于机械、汽车、航空、电子等行业, 尤以机械行业的应用发展速度最快。在机械制造业中的广泛使用又推动了激光加工技术的工业化。 20 世纪 70 年代,美国进行了两大研究 :一是福特汽车公司进行的车身钢板的激光焊接 ; 二是通用汽车公司进行的动力转向变速箱内表面的激光淬火。这两项研究推动了以后的机械制造业中的激光加工技术的发展。到了 20 世纪 80 年代后期, 激光加工的应用实例有所增加 , 其中增长最迅速的是激光切割、激光焊接和激光淬火。这 3 项技术目前已经发展成熟, 应用也很广泛。进入 20 世纪 90 年代后期, 激光珩磨技术的出现又将激光微细加工技术在机械加工中的应用翻开了崭新的一页。激光加工技术之所以得到如此广泛的应用, 是因为它与传统加工技术相比具有很多优点:一、是非接触加工, 没有机械力; 二、是可以加工高硬度、高熔点、极脆的难加工材料;三、是加工区小,热变形很小,

我国商用光纤激光器的应用现状及发展

我国商用光纤激光器的应用现状及发展 2011/1/25 14:59:16 标签:光纤激光器现状发展应用 1 引言 近年来,随着各种关键技术的突破,光纤激光器得到了长足的发展。作为第三代激光技术的代表,光纤激光器具有其他激光器无可比拟的技术优越性。这几年随着各种商用光纤激光器的面市,光纤激光器被应用到众多领域。本文主要介绍国内外光纤激光器的最新应用进展及我国商用光纤激光器现状及发展。 2 光纤激光器的应用 2.1 光纤激光器在工业上的应用 工业生产要求激光器可靠性高、体积小、安全、便于操作。光纤激光器以其结构紧凑、光转换效率高、预热时间短、受环境因素影响小、免维护以及容易与光纤或由光学镜片组成导光系统耦合等优点受到人们的广泛关注。 目前,光纤激光器正逐步取代传统激光器在激光打标、激光焊接、激光切割等领域的主导地位。在打标领域,由于光纤激光器具有较高的光束质量和定位精度,光纤打标系统正取代效率不高的二氧化碳激光和氙灯抽运的Nd:YAG脉冲激光打标系统;在欧美及日本市场,这种取代正大规模地进行着,仅在日本,每月的需求量就超过100台。我国作为世界上最大的工业制造国,对光纤激光打标机的需求是十分巨大的,估计每年有超过2000台的需求量。在激光焊接和切割领域,随着上千瓦甚至几万瓦光纤激光器的研制成功,光纤激光器也得到了应用。此前,IPG报道,德国宝马汽车公司购买了他们的高功率光纤激光器用在车门焊接生产线上。 2.2 光纤激光器在传感上的应用 较之于其他光源,光纤激光器被用作传感光源有许多优势。首先,光纤激光器有效率高、可调谐、稳定性好、紧凑小巧、重量轻、维护方便和光束质量好等优异性能。其次,光纤激光能很好地与光纤耦合,与现有的光纤器件完全兼容,能进行全光纤测试。 目前,基于可调谐窄线宽光纤激光器的光纤传感是该领域的应用热点之一。该类型光纤激光器的光谱线宽很窄,具有超长相干长度,并且可以对频率进行快速调制。把这种窄线宽光纤激光器应用到分布式传感系统,可实现超长距离、超高精度的光纤传感。在美国和欧洲,这种基于可调谐窄线宽光纤激光器的传感技术被广泛应用到国土安全及重要设施监测、石油/天然气管道监测以及水下声纳探测等众多领域。我国估计每年对这种类型光纤激光器的需求量也在100台以上。 2.3 光纤激光器在通讯上的应用 光纤激光器相比于常规激光系统在结构紧凑性、散热、光束质量、体积以及与现有系

光纤激光器研究进展

收稿日期:2008-10-13. 动态综述 光纤激光器研究进展 申人升,张玉书,杜国同 (大连理工大学物理与光电工程学院,辽宁大连116023) 摘 要: 光纤激光器具有寿命长,模式好,体积小,免冷却等一系列其他激光器无法比拟的优点,近年来受到了来自电子信息、工业加工和国防科技等研究开发领域的高度关注。文章概述了光纤激光器典型的工作原理,阐述了其当前主要研究方向以及国内外研究现状,最后提出了光纤激光器产业化的趋势。 关键词: 光纤;光纤激光器;光子晶体光纤;超短脉冲 中图分类号:TN248 文献标识码:A 文章编号:1001-5868(2009)01-0001-05 Latest Development of Fiber Lasers SH EN Ren -sheng ,ZH ANG Yu -shu,DU Guo -tong (School of Physics and Optoelectronic Technology,Dalian University of Technology,Dalian 116024,C HN) Abstract: Fiber lasers ow n lots of advantages co mpared w ith other lasers,including lo ng life,goo d mode,compactness,etc.Recently,fiber lasers have received increasing ly intensive attention in the applications o f electro nic inform ation,industr y processing and national defense technolog y.T he ty pical principle o f fiber laser is explained and resear ch progr esses about fiber lasers are review ed.Furthermore,the future developm ental trends fo r laser fiber are discussed. Key words: fiber;fiber lasers;photonic crystal fiber;ultrashort pulse 0 引言 光纤激光器诞生于20世纪60年代初,它是伴随着光纤通信技术、光纤制造工艺以及与激光器生产技术的日趋成熟而迅猛发展起来的新型器件。由于其在高速率、密集波分复用(DWDM )通信系统、高精度传感技术和大功率激光加工等方面呈现出潜在的技术优势和广阔的应用前景,所以备受世界各国科研工作者的青睐,现已成为国际学术界的热门研究对象。 光纤激光器与其他类型激光器相比较,其优点为:(1)泵浦功率低、增益高、输出光束质量好;(2)与其他光纤器件兼容,可实现全光纤传输系统;(3)使用光纤作为基体,其结构具有较高的比表面积,因而散热好;(4)体积小,携带方便;(5)光纤激光器可以作为光孤子源,实现光孤子通信。 1 原理与分类 1.1 基本工作原理 图1 所示为典型光纤激光器的基本结构。 图1 光纤激光器基本结构 典型光纤激光器主要由三部分组成:产生光子的增益介质、使光子得到反馈并在增益介质中进行谐振放大的光学谐振腔和激发增益介质的泵浦源。其中,增益介质为掺杂稀土离子的纤芯。 当泵浦光从反射镜1(或光栅1)入射到掺杂光纤芯中时,会被所掺杂的稀土离子吸收。吸收了光子能量的稀土离子会发生能级跃迁,实现/粒子数反 # 1#

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