24 激光设备的结构.
常见激光器结构及器件功能介绍
常见激光器结构及器件功能介绍激光器是一种产生、放大和聚焦激光光束的器件。
它在现代科学、医疗、工业和战争等领域都有广泛的应用。
常见的激光器结构主要包括激光介质、泵浦源、光学谐振腔和输出窗口等部分。
下面将对这些部分的功能进行详细介绍。
1.激光介质：激光介质是激光器的核心部件，它能够使电能或光能转化为激光能量。
常见的激光介质包括气体（如二氧化碳、氩等）、固体（如Nd:YAG晶体）和液体（如染料溶液）等。
不同激光介质具有不同的特性，决定了激光器的输出特点。
2.泵浦源：泵浦源是激光器产生激光能量的能源，它对激光介质进行能量输入，使之达到激发态。
常见的泵浦源包括电子激发（如气体放电、闪光灯等）、光学激发（如半导体激光二极管、固体激光晶体等）和化学激发（如染料激光器）等。
泵浦源的选择决定了激光器的效率和波长等参数。
3.光学谐振腔：光学谐振腔是激光器中光的来回传播的空间，在谐振腔内激光能量发生倍增和光模式形成。
常见的光学谐振腔包括平面腔、球面腔和折射腔等。
谐振腔的结构和参数决定了激光器的输出特征，如脉冲宽度、线宽和波前质量等。
4.输出窗口：输出窗口是激光器中激光能量传出的接口，它具有透过激光的特性，并使激光尽量少损耗。
常见的输出窗口材料包括光学玻璃、光纤和光学晶体等。
输出窗口的选择和设计是影响激光器输出功率和光束质量的重要因素。
除了上述部分，激光器还包括一些辅助器件和系统，如冷却系统、调谐器和稳频器等，它们的功能主要有以下几个方面：1.冷却系统：激光器在工作过程中会产生大量的热量，需要通过冷却系统来散热，以保持激光介质和泵浦源的稳定性。
常见的冷却方式包括空气冷却、水冷却和制冷剂冷却等。
2.调谐器：激光器的波长可能需要进行调整，以适应不同应用的需求。
调谐器通过改变光学谐振腔的长度或谐振性能，实现激光器波长的可调。
3.稳频器：激光器的频率稳定度对一些应用非常重要。
稳频器通过使用反馈调节和控制系统，使激光器的频率保持在目标值附近的范围内。
激光设备的组成
激光设备的组成激光设备是一种利用激光技术产生、放大、调制和控制激光的设备。
它广泛应用于工业、医疗、科研等领域。
激光设备的组成主要包括激光器、光学系统、电源系统和控制系统等。
一、激光器激光器是激光设备的核心部件，用于产生和放大激光光束。
激光器一般由激光介质、泵浦源和谐振腔等部分组成。
激光介质有固体、液体和气体等多种类型，不同类型的激光介质决定了激光器的输出波长和功率特性。
泵浦源则用于提供能量，激发激光介质中的原子或分子跃迁，使其产生受激辐射。
谐振腔用于增强激光的光程，使光线在腔内来回反射，形成激光共振。
二、光学系统光学系统是激光设备中负责操控和控制激光光束的部分。
光学系统主要包括激光束整形器、激光束传输系统、激光束聚焦系统和光学器件等。
激光束整形器用于调整激光光束的形状和大小，使其适应不同的应用场景。
激光束传输系统用于将激光光束从激光器传输到目标位置，通常采用光纤或光束导管等方式。
激光束聚焦系统用于将激光光束聚焦到目标上，以实现切割、焊接、打标等操作。
光学器件如光学透镜、光学棱镜等则用于调整激光光束的传播方向和光路。
三、电源系统电源系统为激光设备提供所需的电能。
激光器通常需要较高的电压和电流来驱动，因此电源系统必须具备稳定可靠的特点。
电源系统一般由直流电源、交流电源和脉冲电源等组成，根据不同的激光器类型和工作要求选择合适的电源。
四、控制系统控制系统用于对激光设备进行操作和控制。
控制系统一般包括硬件控制和软件控制两部分。
硬件控制主要由传感器、执行器和电路板等组成，用于监测和控制激光设备的各个参数和功能。
软件控制则通过计算机或控制器等设备进行，可以实现对激光设备的远程监控和操作，提高设备的自动化程度和工作效率。
激光设备的组成主要包括激光器、光学系统、电源系统和控制系统等部分。
这些部分相互协作，共同实现激光的产生、放大、调制和控制，为激光设备的正常运行和应用提供了基础。
随着科技的不断发展，激光设备的组成也在不断创新和完善，以满足不同领域对激光技术的需求。
常见激光器结构及器件功能介绍
例如：DRACO-11D30-L
该型号代表的激光器型号是： 1064nm波长、Nd:YVO4晶体、双二极管泵浦、
30W激光管、长脉宽
只需根据型号，便可知该激光器大致参数，便于 对不同的应用选择不同激光器
各型号激光器参数
型号
参数 激光波长 光束质量M2 最大输出功率 激光脉宽范围
DRACO-11D30-L DRACO-11D30 DRACO-11D40 DRACO-12D30-L DRACO-51D30 DRACO-51D40 DRACO-51S40 DRACO-11S40 DRACO-52D30-S
调Q即开关， 声光调Q：超声波衍射光栅 电光调Q：旋转偏振方向 机械调Q：…
Q开关
QS27-4S-B-XXn
QS： Q-Switch 缩写 27 ：声光驱动射频频率 MHz
4 ：通光孔径 1.6 2 3 4 5 6.5 8 mm
S ：超声波模式 C 偏振 S非偏振 D正交
B ：水接头形式 S B R
分类
腔内倍频
Q
LBO Nd:YVO4
腔外倍频
Q
Nd:YVO4
LBO
打 C标O2机激光用器到，的新激锐、光相器干、自制
YAG灯泵浦固体激光器
kr lamp Nd:YAG rod
侧面泵浦固体激光器
LD
Nd:YAG rod
端面泵浦固体激光器
LD Nd:YAG Nd:YVO4 光纤激光器 IPG ,SPI
4、多参量的输出 复杂的、高要求的应用需要针对性强的激光输出参 量。 “DRACO”作为一个激光器平台，通过多重冗余 设计，可实现不同激光波长、不同激光功率、不同激 光脉宽等的组合输出，最大限度满足各个行业应用的 需要。
几种激光器的结构示意
几种激光器的结构示意激光器是一种能够产生激光光束的器件。
不同类型的激光器通过不同的结构设计来产生不同的激光波长和激光功率。
下面将介绍几种常见的激光器结构示意。
1.气体激光器气体激光器利用气体放电产生激光。
气体激光器的基本结构包括激活介质、激励源和谐振腔。
激活介质是气体，常用的有氖、氩、氮气等。
激活介质通常填充在放电室内，由于电压作用下的电子激发使激发介质处于激发态，然后通过自发辐射产生的辐射光激发其他激发介质，从而实现光的放大效应。
激光器的谐振腔是由两块平面反射镜构成的，通过调节反射镜间的距离，可以实现激射光束的调谐。
2.固体激光器固体激光器是指利用固体介质产生激光。
固体激光器的基本结构包括激发源、增益介质和谐振腔。
激发源通常是一个脉冲电流或者光源，通过激发能量传递给增益介质，使其转化为激发态。
增益介质通常是晶体或者玻璃，如Nd:YAG晶体、Nd:YVO4晶体等。
激发能量在增益介质中逐渐积累，产生激光放大效应。
激光器利用谐振腔来限制光的传播方向，提供光的增益和反射，从而产生高激光功率输出。
3.半导体激光器半导体激光器是利用PN结构形成的电流与光的耦合效应来产生激光。
它的基本结构主要由P型半导体层、N型半导体层和激活层组成。
激活层是半导体激光器的核心部分，通过电流注入的方式产生激发态电子和空穴，然后通过电子空穴复合过程，放出激光。
半导体激光器具有体积小、发光效率高、功耗低等优点，广泛应用于通信、医疗等领域。
4.光纤激光器光纤激光器是利用光纤作为激光介质的激光器。
光纤激光器的基本结构包括光纤、增益介质和谐振腔。
增益介质通常是受控的掺杂光纤，如掺钕光纤、掺铽光纤等。
激发源通过光纤输入激发介质，产生激发态，然后通过自发辐射和受激辐射过程产生激光。
谐振腔的结构通常根据需要采用不同的方式，如光栅镜、光纤光栅、光纤环等。
以上是几种常见的激光器结构示意，每种激光器都有特定的工作原理和结构设计，以满足不同的应用需求。
光纤激光器的基本结构和工作原理
光纤激光器的基本结构和工作原理一、光纤激光器的基本结构光纤激光器是一种利用光纤作为光学谐振腔的激光器。
它由光纤、泵浦光源、谐振腔和输出耦合器件组成。
1. 光纤：光纤作为光传输的介质，具有较高的光学质量和较低的损耗。
它通常由二氧化硅或氟化物等材料制成。
2. 泵浦光源：泵浦光源是提供激发能量的装置，常见的泵浦光源有半导体激光器、氘灯等。
泵浦光源通过能级跃迁将电能转化为光能，将光纤中的掺杂物激发至激发态。
3. 谐振腔：谐振腔是产生激光放大的空间，由两个反射镜构成，其中一个是部分透射的输出耦合镜。
谐振腔中的光纤被反射镜反射多次，形成光学谐振，增强光的幅度。
4. 输出耦合器件：输出耦合器件是将放大的激光从谐振腔中输出的装置，常见的输出耦合器件有反射镜、光栅等。
它通过调节输出耦合器件的透射率，实现激光的输出。
二、光纤激光器的工作原理光纤激光器的工作原理是基于激光的受激辐射过程。
其工作过程主要可以分为三个步骤：泵浦、光放大和激射。
1. 泵浦：泵浦光源产生的高能量光通过耦合装置输入光纤，激发光纤中的掺杂物（如铥、镱、铍等）的原子或离子跃迁到激发态，形成一个能级反转。
2. 光放大：光纤中的激发态粒子通过受激辐射过程，发射出与泵浦光源相同频率和相干相位的光子。
这些光子经过多次反射，在谐振腔中不断放大，形成光的增强。
3. 激射：当光的增益超过谐振腔的损耗时，光纤激光器开始产生激射。
激射的激光经过输出耦合器件，部分透射出光纤，形成激光输出。
光纤激光器的工作原理可以通过能级图来解释。
在泵浦过程中，泵浦光源提供的能量使得光纤中的掺杂物原子或离子跃迁到激发态。
在光放大过程中，激发态粒子通过受激辐射过程，发射出与泵浦光源相同频率和相干相位的光子。
这些光子通过多次反射，在谐振腔中不断受到增益介质的放大。
当光的增益超过谐振腔的损耗时，光纤激光器开始产生激射，形成激光输出。
光纤激光器具有很多优点，如小型化、高效率、高质量光束、稳定性好等。
激光焊接设备的构造和原理
激光焊接设备的构造和原理激光焊接设备是一种高精度、高效率的焊接装备，主要由激光器、光束传输系统、光束控制系统和工作台组成。
下面将详细介绍激光焊接设备的构造和原理。
一、激光器：激光器是激光焊接设备的核心部件，它能够产生高能量、高光束质量的激光束。
常见的激光器包括固体激光器、气体激光器和半导体激光器。
固体激光器通常采用钕（Nd）离子晶体作为活性介质，通过泵浦源（如二极管激光器）获得激光输出。
气体激光器使用带电气体（如二氧化碳）作为工作介质，通过高频交流电源激发气体分子的激发态，产生激光输出。
半导体激光器则利用半导体材料的PN结特性，通过电流注入使半导体处于激发态，从而产生激光输出。
二、光束传输系统：光束传输系统将激光器发出的激光束传输到焊接点。
它由光束传输光纤、光束扩束器和光束导向器等组成。
光束传输光纤用于将激光束传输到焊接点，保证光束的稳定性与一致性。
光束扩束器用于调整激光束的直径和焦距，以满足不同焊接工艺的要求。
光束导向器则用于将激光束引导到工作台上指定的焊接位置。
三、光束控制系统：光束控制系统用于控制激光焊接过程中光束的参数，以实现焊接效果的控制和优化。
常见的参数包括功率、焦点位置、焦斑形状等。
光束控制系统包括功率控制器、扫描/转向镜组和自动跟踪系统等。
功率控制器用于控制激光器的输出功率，以满足不同焊接工况的需要。
扫描/转向镜组用于改变光束的传输方向和焦点位置，实现焊接路径的控制。
自动跟踪系统则用于实时跟踪焊接位置和距离，以保持焊接过程的稳定性和准确性。
四、工作台：工作台是激光焊接设备的工作平台，用于固定和定位焊接件。
工作台通常具有多轴运动系统，可以实现焊接件在三维空间内的精确定位和调整。
工作台还配备焊接头和焊接辅助设备，如焊接夹具、气体保护装置等，以提供焊接过程中所需的支撑和保护。
激光焊接的原理是利用高能量密度的激光束，使焊接材料迅速加热，并局部熔化或熔合，从而实现焊接接合。
激光焊接的特点是能够实现高精度焊接、热影响区小、变形小、焊接速度快等。
激光器基本结构
激光器基本结构一、激光器的基本原理激光器是一种能够产生高强度、高单色性的光束的装置。
它的核心部分是一个能够产生受激辐射的介质，通常采用激光介质，如Nd:YAG晶体或CO2气体等。
当这个介质被能量激发时，它会放出一束相干的光束。
二、激光器的基本结构1. 激发源：用于提供能量以激发介质产生受激辐射。
通常采用电子束、闪光灯和半导体等。
2. 激光介质：用于产生受激辐射的物质，通常采用固态、液态或气态介质。
3. 光学谐振腔：由两个反射镜组成，其中一个为半透明镜。
它们将产生的光束反复反射在内部形成一条相干且强度增强的光线。
4. 准直系统：用于控制输出光束方向和形状，通常由透镜和棱镜组成。
5. 输出窗口：将准直后的光线引出谐振腔，输出到外界。
三、激光器的工作原理1. 激发介质：激光器的激发源提供能量，使介质中的原子或分子进入高能态。
2. 受激辐射：当介质中的原子或分子处于高能态时，它们会受到外界光线的刺激，并发生受激辐射，产生相干光束。
3. 谐振腔：产生的相干光束在谐振腔内反复反射，形成一条强度增强、相干性好的光线。
4. 输出：准直系统控制输出光线方向和形状，通过输出窗口将光线引出谐振腔。
四、常见的激光器类型1. 固态激光器：采用固体介质，如Nd:YAG晶体等。
2. 气体激光器：采用气体介质，如CO2气体等。
3. 半导体激光器：采用半导体材料作为介质。
4. 其他类型：还包括自由电子激光器、化学气相激光器等。
五、应用领域1. 制造业：激光器在制造业中广泛应用，如激光切割、激光打标等。
2. 医疗领域：激光器在医疗领域中常用于手术、皮肤美容等。
3. 通信领域：激光器在通信领域中被用于传输信息。
4. 科学研究：激光器在科学研究中也有广泛的应用，如原子物理实验等。
六、发展趋势1. 激光器技术将继续发展，产生更高功率和更高质量的激光束。
2. 激光器应用领域将不断扩大，特别是在智能制造和高精度加工等方面。
3. 激光器将成为未来通信、医疗和科学实验的重要工具。
激光器产生激光的三个基本结构
激光器产生激光的三个基本结构一、引言激光器是一种能够产生单色、高亮度、几乎无散射的光束的装置，广泛应用于科学研究、医疗、通信等领域。
激光器的基本结构有三种，分别是气体激光器、固体激光器和半导体激光器。
本文将详细介绍这三种激光器的基本结构及其工作原理。
二、气体激光器1. 气体激光器的基本结构气体激光器由放电管和反射镜组成。
放电管是一个密闭的玻璃管，内部填有稀薄气体（如氦氖气），两端分别安装有高压电极和低压电极。
反射镜则是由两个平面镜或球面镜组成，其中一个反射镜具有一定透过率。
2. 气体激光器的工作原理当高压电极加上高电压时，放电管内的气体被电离，形成等离子体。
等离子体中的自由电子通过碰撞使得氦原子发生受激辐射，产生激光。
激光在反射镜间来回反射，形成一个稳定的激光束。
3. 气体激光器的应用气体激光器广泛应用于科学研究、医疗、通信等领域。
其中，二氧化碳激光器被广泛应用于工业加工领域，如切割、焊接和打孔等。
三、固体激光器1. 固体激光器的基本结构固体激光器由放电管和固态材料组成。
固态材料通常是掺有特定元素（如钕）的晶体或玻璃材料。
放电管则是一个密闭的腔体，内部填有闪烁物质（如氙气），两端分别安装有高压电极和低压电极。
2. 固体激光器的工作原理当高压电极加上高电压时，放电管内的闪烁物质被电离，形成等离子体。
等离子体中的自由电子通过碰撞使得掺杂元素发生受激辐射，产生激光。
激光在固态材料中来回反射，形成一个稳定的激光束。
3. 固体激光器的应用固体激光器广泛应用于科学研究、医疗、通信等领域。
其中，钕掺杂的固态激光器被广泛应用于医疗领域，如眼科手术和皮肤美容等。
四、半导体激光器1. 半导体激光器的基本结构半导体激光器由PN结和反射镜组成。
PN结是由P型半导体和N型半导体组合而成的结构，反射镜则是由两个端面反射镜组成。
2. 半导体激光器的工作原理当PN结加上正向电压时，电子从N型区域流向P型区域，与空穴复合产生辐射能量，产生激光。
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五、供气系统
包括： 气源 ：瓶装气、压缩空气（空气压缩机、冷干机） 过滤装置 控制执行装置 ：电磁阀、比例阀等 监控传感装置 ：气体压力传感器、流量测量装置等 管路
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六、冷却系统
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七、工作台及其传动机构
激光设备中有,激光头固定移动；激光头运动,工件固定；或激光头和工件都移动,三 种运动控制形式。 控制器通过运动控制程序来控制工作台按要求运动,并且经过简化的编程系统,具有 操作简单,无快速的撑握的特点。
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激光设备的结构
课程：《激光设备控制系统集成与开发》 主讲人：林烨Βιβλιοθήκη 光机电应用技术国家教学资源库
教学目标：
了解激光设备的基本结构，和各部分的功能
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一、激光设备的组成
激光设备主要由光、机、电三部分构成
• • • • • • • 激光器 光路以及驱动、支承光路的机械结构，统称为主机 冷却系统 供气系统 电源 控制系统 机械及其传动部件 比如XY轴工作台等
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八、控制系统
• 协调整个系统 • 控制激光加工
• 基于PLC的控制系统 • 基于嵌入式系统的控制系统 • 基于专业数控系统的控制系统
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总结：
讲解了激光设备的组成以及各部分的作用
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作业：
1、激光设备中的激光器和主机有什么作用？
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二、激光切割机的组成
激光器 主机
冷却 系统
控制 系统
供气 系统
电源
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三、激光器
激光器，是能发射激光的装置。按工作介质分，激光器可分为气体 激光器、固体激光器、半导体激光器和染料激光器4大类。
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四、主机
• 激光设备主机主要由导光系统和支撑机械构成