激光器控制原理图
IPG大功率光纤激光器_原理简介
典型的高功率光纤激光加工系统典型的高功率光纤激光加工系统一般包括以下几个基本单元：●高功率光纤激光器系统机械手准直聚焦系统外部光闸高功率光纤激光器系统包括以下几个模块：●传输光纤/操作光纤●光纤的外型●光纤的功能光纤是一种高度透明的玻璃丝，由纯石英经复杂的工艺拉制而成。
光纤 中心部分(芯Core)＋同心圆状包裹层(包层Clad)＋涂覆层套层外包层纤芯一次涂覆层型号描述QB IPG最常用型号输入端输出端输入端输出端Feeding fiber名称多路输出Process fiber反射镜Feeding fiberProcess fiber 耦合镜准直镜型号：FFS2way描述操作光纤的数目：Modular Multi-KW Fiber Laser Very High Beam Quality模块温度显示模块选择显示电源状态显示激光器功率水冷机要求制冷量(KW)12制冷机接口●内控模式激光功率和开关光均由LaserNet通过网线控制YLS-xx-SM series YLS-xx-SM-CT seriesYLR-xx-ST2(SST2) series YLR-xx-yy-WW seriesYLR –3000(5000) -YLR-xx-SM-CT series specifications Single Mode Fiber Laser with internal Fiber/Fiber coupler on topYLR-20000 Fiber LaserYLR-xx-C series specifications Multimode Fiber Laser with internal Fiber/Fiber coupler on sideYLR-xx-S2(SS2) series specifications Multimode Fiber Laser with internal 2-ways Beam Switch on sideYLR-xx-CT series specifications Multimode Fiber Laser with internal Fiber/Fiber coupler on top 内置光光耦合器P ≤2500 W P ≥3000 WYLR-xx-ST2(SST2) series specifications Multimode Fiber Laser with internal 2-ways Beam Switch on topP ≥3000 WYLR-2000-S2T-QCW Fiber Laser Main advantage:better cutting quality and faster speedIPG Application Lab in Burbach Heartly Welcome and thanks for Your attention !。
激光原理第二章 激光器的工作原理
可以证明，在对称共焦腔内，任意傍轴光线可往返多次
而不横向逸出，而且经两次往返后即可自行闭合。
整个稳定球面腔的模式理论都可以建立在共焦腔振荡理 论的基础上，因此，对称共焦腔是最重要和最具有代表性的 一种稳定腔。
3.平行平面腔——由两个平面反射镜组成的共轴谐振腔
R1=R2=∞，g1=g2=1， g1 g2=1
图(2-2) 共轴球面腔的稳定图
➢凹凸稳定腔，由一个凹面镜和一个凸面镜组成，对应图中5区和6区。
➢ (g1>1,g2<1; g2>1,g1<1)
➢共焦腔，R1＝R2＝L，因而，g1=0，g2=0，对应图中的坐标原点。(特殊的稳定腔) ➢半共焦腔，由一个平面镜和一个R=2L的凹面镜组成的腔,对应图中E和F点g1=1，g2=1/2
1. 工作物质 2. 激励能源
受激辐射>受激吸收
3. 光学谐振腔
受激辐射>自发辐射
是否只要具备激励能源和工作物质就一定可以实 现粒子数反转？ 粒子数反转和什么因素有关？
速率方程方法: 量子理论的一种简化形式
——速率方程理论：把光频电磁场看成量子化的光子，把 物质体系描述成具有量子化能级的粒子体系。
(三)临界腔: g1 g2 = 0 , g1 g2= 1
临界腔属于一种极限情况,其稳定性视不同的腔而不同. 在谐振理论研究和实际应用中,临界腔具有非常重要的意义.
1.对称共焦腔——腔中心是两镜公共焦 点且：
R1=L
R2=L
R1= R2= R = L=2F F——二镜焦距
F
L
∵ g1 = g2 = 0 ∴ g1 g2 = 0
简化前提: 忽略量子化辐射场的位相特性及光子数的起伏特 性
优点: 形式特别简单, 且可给出激光的强度特性，并粗略描 述烧孔、兰姆凹陷、多模竞争等效应
激光原理及应用课件—陈鹤鸣第7章 激光特性的控制与改善
e TEM00 模： g00ol r1r2 (1 00 ) 1
e TEM
模：
01
g01ol
r1r2 (1 01 ) 1
2022/11/19
激光原理及应用 陈鹤鸣 赵新彦
激光器以 TEM00
模单模运转
5
横模选择原理
与横模阶数无关的损耗： 腔镜透射率，腔内元件吸收、散射损耗等
与横模阶数相关的损耗： 衍射损耗
15
纵模选择方法
标准具透过率：
T (
)
(1
(1 R)2
R)2 4R sin2(
2
)
1
1 4R (1 R)2
sin 2 (
2
)
标准具透射峰对应的频率：
m
m
c
2d cos
m q
单纵模输出
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激光原理及应用 陈鹤鸣 赵新彦
m
osc
16
纵模选择方法
3. 复合腔法
用一个反射干涉系统代替腔的一个端面反射镜， 则其组合反射率是频率的函数。
决定横模鉴别能力的因素：
10 00 、 d
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激光原理及应用 陈鹤鸣 赵新彦
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10 / 00 值与菲涅耳数N的关系
10 00
随N增加而变大
d
随N增加而减小
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激光原理及应用 陈鹤鸣 赵新彦
7
横模选择方法
改变谐振腔的结构和参数：气体激光器 在一定谐振腔内插入附加选模元件：固体激光器
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7.2.2 稳 频 方 法
主动稳频技术：
选取一个稳定的参考标准频率，当外界影响使激光频率偏 离此特定的标准频率时，鉴别器产生一个正比于偏离量的误 差信号，此误差信号经放大后又通过反馈系统回来调节腔长， 使激光频率回到标准的参考频率上，达到稳频目的。
激光发射的原理图
激光发射的原理图
激光发射的原理图如下所示：
1. 激光介质是由装置内部的两块光反射面之间的一个透明固体、液体或气体组成。
2. 能源提供设备产生的能量被转换为激光介质分子的激发能。
3. 通过光源的输入，激活了介质分子中的原子或分子的激发态。
4. 激发态的分子开始跃迁至基态并释放出光子。
5. 利用光学共振效应和光反射面的不同折射率，光子在其通过激光介质的过程中会得到多次强烈的反射。
6. 反射率越高，光子经历的反射次数越多，从而增强了激光的准直性和能量密度。
7. 最终，由于受限于一侧光反射面上的特定反射镜的特性，高反射率的光子会从另一侧的半透明反射镜中通过。
8. 当达到一定能量和频率的光子通过边界退出时，它们将形成一个具有高标度的平行激光束。
常用激光器工作原理27页PPT
常用激光器工作原理
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
激光原理第六章
加上纵向磁场时，激光器产生左旋圆偏振及右旋圆 偏振的双频激光，频差v约为塞曼分裂值v0 千分之 几。 v的值和谐振腔的损耗及腔内光强有关，当损耗 及放电条件变化时， v也随之改变。 双频激光器稳频方法之一：测出二圆偏振光输出功 率之差值，以此作为鉴额的误差信号，再通过伺服 控制系统控制激光器腔长。之二： 左、右旋圆偏振 光的频率差与振荡模无源腔频率有关。利用拍频方 法测出左、右旋圆偏振光的频差也可以提供鉴频的 误差信号。
激光原理与技术
5.2 频率稳定
激光的特点之一是单色性好，即其线宽与频率 的比值很小。自发辐射噪声引起的激光线宽极限 确实很小，但由于各种不稳定因素的影响，实际 激光频率的漂移远远大于线宽极限。在精密干涉 测量、光频标、光通信、激光陀螺及精密光谱研 究等应用领域中，需要频率稳定的激光。
环境温度的起伏，激光管的发热及机械振动都 会引起谐振腔几何长度的改变。温度的变化、介 质中反转集居数的起伏以及大气的气压、湿度变 化都会影响激光工作物质及谐振腔裸露于大气部 分的折射率。
r1r2 (1 10 ) 1
在各个横模的增益大体相同的条件下，衍射损耗的 差别是进行横模选择的根据。必须尽量增大高阶横模 与基模的衍射损耗比。同时还应使衍射损耗在总损耗 中占有足够的比例。
激光原理与技术
衍射损耗的大小及模鉴别力的高低与谐振腔的腔 型和菲涅耳数有关。衍射损耗随菲涅耳数的增大而 减小，模鉴别力却随之提高。当N不太小时共焦腔和 半共焦腔的衍射损耗很低，与其他损耗相比，往往 可以忽略，因而无法利用它的模鉴别力高的优点实 现选模。此外，共焦腔及半共焦腔基模体积甚小， 因而其单模振荡功率也低。平面腔与共心腔虽然模 式鉴别力低。但由于衍射损耗的绝对值较大，反而 容易利用模式间的损耗差实现横模选择。而且它们 的模体积较大，可获得高功串单模振荡。
激光器原理及应用
典型激光器
（2）CO2 激光器 工作物质： CO2 、He、N2、Xe的混合气体 激光由CO2分子发射，其它气体协助改善
激光器的工作条件， 提高激光器输出功率 水平和使用寿命。 输出波长： =10.6μm CO2 激光器是输出功 率最高的气体激光器， 有连续输出50kW；脉 冲输出1012W的激光器。
典型激光器
激光器分类按激光工作介来自• 激光运转方质：式:
固体激光器 (光纤激光器）
气体激光器
– 连续 – 脉冲
• 单脉冲 • 重复频
半导体激光器
率
染料激光器
• 准连续
自由电子激光 器
• 按化学组成：
– 原子激光器 – 分子激光器 – 离子激光器 – 自由电子激光器 – 准分子激光器
• 激光调制方式
应用于自由空间光通信（FSO）的激光 器有850nm和1550nm两种
激光测距
利用激光的单色性和相干性好、方向性强等特点，以实现高精 度的计量和检测，如测量长度、距离、速度、角度等。
激光焊接
高能激光（能产生约5500 oC的高温）把大块硬质材料焊接在一起。
激光快速成型
激光雕刻
激光核聚变
这是激光核聚变靶室，在靶室内十束激光同时聚向一个产生核聚变反应的小燃料 样品上，引发核聚变。
由于可获得大体积均匀性良好的钕玻璃，因而可 制成大型器件，获得高能量和功率的激光，现已制 成输出功率1014W激光器。
典型激光器
（2）红宝石激光器 工作物质：红宝石晶体
输出波长： 输出线宽：
694.3nm 0.01~0.1nm
工作方式：连续、脉冲 发 散 角 ： 10-3rad，一般为多模输出；
激光器的原理
激励(泵浦)系统 是指为使激光工作物质实现并维持粒子 数反转而提供能量来源的机构或装置。根据工作物质和激 光器运转条件的不同，可以采取不同的激励方式和激励装 置，常见的有以下四种。①光学激励(光泵)。是利用外界 光源发出的光来辐照工作物质以实现粒子数反转的，整个 激励装置，通常是由气体放电光源（如氙灯、氪灯）和聚 光器组成。②气体放电激励。是利用在气体工作物质内发 生的气体放电过程来实现粒子数反转的，整个激励装置通 常由放电电极和放电电源组成。③化学激励。是利用在工 作物质内部发生的化学反应过程来实现粒子数反转的，通 常要求有适当的化学反应物和相应的引发措施。④核能激 励。是利用小型核裂变反应所产生的裂变碎片、高能粒子 或放射线来激励工作物质并实现粒子数反转的。
005-激光器驱动电路的基本原理PPT课件
如果终点是开路，会产生一个同 相同幅度的反射波
如果终点是短路，会产生一个反 相同幅度的反射波
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驱动器和激光管的连接
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驱动器和激光管的连接
在远端观察到的实际信号
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驱动器和激光管的连接
重要结论：在互联线的两端，都必须保持阻抗的一 致性，即传输线的阻抗、负载(激光管）的阻抗、驱 动器的阻抗一样； 常见错误，我们现在设计激光管到LASER DRIVER的 互联线，很多都是按照差分100欧姆来设计，实际上， 这个没有什么特别的道理，只要能符合上述的规律， 实际上任何的阻抗的差分线，都应该可以工作；
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ACTIVE BACK TERMINATION
有源的反向终结设计，避免无源方案的高功耗问题； ADI的10G LASER DRIVER就是采用的这种方案的芯片
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ACTIVE BACK TERMINATION
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ACTIVE BACK TERMINATION
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激光管的阻抗匹配
实际的激光管的内阻大概为： VCSEL产品，PICOLIGHT的大概是45欧姆左右； FP、DFB产品，大概是5-10欧姆左右； 而一般的互联线都是按照差分50欧姆或者差分 100欧姆设计，如何保证激光管和互联线的匹配？
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自动功率控制电路：补偿发光效率的变化
解决办法一：采用调制电流的温度查找表，根据不同的温度给出不同的 调制电流值；这个方法的缺点是：没有考虑到激光器会老化的问题，在 调试的过程中，无法估计未来激光器会如何老化； 温度补偿有很多种实现办法： A: 使用一个带热敏电阻或者其他温度感应机制的电路来调整调制电流， 例子：MAX3286，现在NANOTECH的LED DRIVER都是用这种机制； B: 使用一个预先矫正的温度查找表，在高温和低温都进行测试，确定 补偿值；目前我们大部分的光口模块，都是使用这个方法进行调整； 我们的模块中，有一个55项的温度查找表，以3摄氏度为间隔，支持从39度到+123度范围内的温度查找功能；