带尾纤激光器(光纤激光器)
光纤激光器分类
光纤激光器分类
1. 连续波光纤激光器：发射连续的光波，主要用于科学研究、医疗器械和材料加工等领域。
2. 脉冲波光纤激光器：发射脉冲光波，主要用于雷达、制造领域、材料处理和医学设备等领域。
3. 固态激光器：采用固态材料做为激光介质，其中最常见的是钕玻璃激光器和钴蓝宝石激光器。
主要用于成像、探测、材料加工、高效率绿光激光器等领域。
4. 气体激光器：以某些气体做为激光介质的激光器，其中最常见的是CO2激光器、氦氖激光器和二氧化碳激光器。
主要用于材料处理和业务开展等领域。
光纤激光器与YAG激光器在切割领域中对比分析
光纤激光器与YAG激光器在切割领域中对比分析内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展.光纤通常是以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内反射机理。
普通裸光纤一般由中心高折射率……一、光纤激光器1.原理：光纤通常是以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内反射机理。
普通裸光纤一般由中心高折射率玻璃芯(芯径一般为9-62.5um)、中间为低折射率硅玻璃包层(芯径一般为125um)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9um+0.5um)，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(50um+1um)，可传多种模式的光，但其模间色散较大，传输的光不纯。
2.优点：光纤激光器具有体积小、能耗低、寿命长、稳定性高、免维护、多波段、绿色环保等特征，它以优越的光束质量、稳定的性能、超高的光电转换效率，赢得了众多激光业内人士的肯定。
光纤激光器以其超高的可靠性，卓越的光束质量，低廉的运行成本，为激光加工行业建立了新的标准。
它增益介质长、耦合效率高、散热好、结构简单紧凑、使用灵活方便、输出激光光束质量好且输出波长范围宽（400～3400nm）。
1、高功率高功率光纤激光器都是双包层光纤，泵浦光打到外包层上，能量被吸收，再部分转换为激光，因此包层的材料和结构对光纤激光器的影响很大，目前各国已研制出各种形状的光纤，有圆形的、D形的、矩形的、非稳腔形、梅花形、正方形、平面螺纹形等。
2、无需热电冷却器这种大功率的宽面多模二极管可在很高的温度下工作，只须简单的风冷，成本低。
调Q光纤激光器结构示意图和MOPA光纤激光器结构示意图
调Q光纤激光器和普通的调Q激光器一样，都是在激光谐振腔内插入Q开关器件，通过周期性改变腔损耗，实现调Ｑ激光脉冲输出。
Ｑ开关是被广泛采用的产生短脉冲的激光技术之一。
现状：调Q光纤激光器在许多领域都有着广泛应用，大功率是调Q光纤激光器的一个发展方向。
全光纤化也是调Ｑ光纤激光器发展的一个重要趋势，人们陆续研发出一些全光纤的Q开光来代替传统的声光与电光调制器，大大地降低了激光器的插入损失。
用于光纤激光器的调Ｑ技术大致可以分为光纤型调;和非光纤型调Ｑ两类。
非光纤型调Ｑ有光调Ｑ、电光调Ｑ、机械转镜调Ｑ和可饱和吸收体调Ｑ等。
非光纤型调Ｑ：1.声光调Q激光器：2.电光调Q激光器：3.可饱和吸收体调Q激光器：光纤型调Q装置光纤型调Q装置有光纤迈克尔逊干预仪调Q、光纤马赫一曾特尔干预仪调Q和光纤中的受激布里渊散射〔ＳＢＳ〕调Ｑ光纤激光器等。
下面介绍混合调Q和脉冲泵浦受激布里渊散射混合调Q光纤激光器。
混合调Q光纤激光器如图所示得到了峰值功率3.7KW，脉宽2m的脉冲激光输出。
实验中选用掺钕双包层光纤作增益介质，光纤长7.2m,纤芯直径5.1um,数值孔径0.12。
内包层为矩形结构,截面尺寸150um*75um。
泵源为800nm、3w激光二极管，有60%的泵光祸合到内包层中。
系统由一个全反镜和一个二向色镜构成驻波谐振腔。
在双包层光纤的输出端接几米长的单模光纤,实现调Q ,得到纳秒量级的激光脉冲。
在腔内插人一声光调制器(AQM),使激光脉冲重复频率在6.6KHz-16.4KHZ范围内可调。
脉冲泵浦和受激布里渊散射混合调Q :在线形腔双包层光纤激光器中,用脉冲泵浦和SBS混合调Q 。
如下图泵浦源为多模半导体激光器〔LD〕，带有800um的输出尾纤,,,有连续和脉冲两种运转方式。
多模半导体激光器通过合适的光学藕合系统泵浦掺Yb 的双包层光纤。
增益光纤纤芯直径为7um,作为泵浦光通道的内包层为一矩形结构(125*125um),外面涂一层硅橡胶作为外包层。
窄线宽36pm的Er：Yb共掺硅基光纤激光器
的输 出中心波长 比光纤 光栅 测量的传输光谱 中心波 长稍短 ， 可能是 由于光纤 光栅风 冷造成 的． ５ 示的是 图 所 由Ｙ ｂ离子发射 的 自由振荡 的激光光谱 图， 中心波长在 １０ ０ ８肌 ６ ．
图６ 所示 的是用刀 口法测 量的光纤 激光 器输 出激光光束质量数据图 ， 各个 数据点是 激光光束半径和光斑
Ｙ ｂ的上能级到 Ｅ 的上能级具有很高 的驰豫共振传输率． ｒ
参 考 文 献：
Ｅ３ ＨＩＩＰ Ｖ Ｃ Ｄ ＭＡ ＤＣ ＪＯ Ｇ Ｙ，ｔ １Ｈｉ － ｅ ｙｉ ｆ ｅ ｐｌ ｌｉ ｔ ｎｆｒ ｏ ｅ ｎ ｌａ ｐｌａｏｓＪ． ｐ １ Ｐ ＬＰ Ｏ Ｖ，Ｏ Ｅ Ｒ ，Ｅ Ｎ ｅ ａ ｇ ｅ ｒ －ｂｒ ｕ ｅ ｍｐｆａｉ ｈｒ ｔｉ ｒ ｐｃｔｎ［］Ｏ ｔ ． ｈ ｎ ｇ ｎ ｉ ｓ ａ ｉｃ ｏ ｏ ｃ ｅ ｄ ａ ｉ ｉ
激 光器 的尾纤直接与光纤光栅 相熔 接 ， 有光纤 光栅 的光纤 长度 约为 １ ｒ， 带 ０ｃｌ光纤 光栅 的栅 区长度 约为 １ ｆ Ｏ
１１ 位于光纤的 中心位置． １１ １， １ 带有光纤光栅的光纤外部涂敷层被剥掉 ， 在空气 中这段光纤相 当于双包层光纤 ， 直 径 １ ５ｇ 的包层 可以传输 ９ ５ｎｎ的泵浦光． ｒ Ｙ ２ ｍ ７ Ｙ Ｅ ： ｂ共掺光纤 的另一端也是垂直切割的 ， 端面的 ４ 菲涅 尔
图４ Ｅ ： ｒ Ｙｂ共 掺 光 纤 激 光 器 输 出的 １５ ９ ４ｒｎ窄线宽激光光谱 ６ ． － ｕ
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一
ｌ ｌ） Ｏ；． （２
１ ６ ． ０ ０６ 】 ６ ． ０ １０ Ｗ ａ ｅｅ ｇｈｎ ｖ ｌｎ ｔ／ｍ
１ ６ ． １４ Ｏ
图 ５ Ｅ ： ｂ共掺光 纤激光器输 出的 自由振 荡 ｒ Ｙ １０ ０ ８衄 窄线宽中掺杂有 Ｙ 离子 ， ｂ 不可避免地使激 光器有 １０ ．６ 输出 ， 但是输 出激光器功率很低 ， ４ 的泵 浦功率作用下 ， 出功率小 于 ５ 在 Ｏｗ 输 ０ｍＷ．
光纤激光器,灯泵浦和半导体激光器(三者比较)
光纤打标机和半导体及灯泵浦激光打标机三者主要性能比较武汉百一机电工程有限公司光纤激光打标机与灯泵浦激光器性能对比光纤激光打标机设备型号及性能“武汉百一”的BY-YLP光纤激光打标机在激光打标应用方面具有许多独特的优势。
与传统的固体激光器使用晶体棒作为激光介质不同，光纤激光器的激光介质是很长的掺镱双包层光纤，并被高功率多模激光二极管所泵浦。
BY-YLP系列光纤激光打标机使用特点1、光束质量极好，适用于精密、精细打标BY-YLP系列光纤激光打标机光束质量比传统的灯泵浦固体激光打标机好得多，为基模（TEM00）输出，发散角是灯泵浦激光器的1/4。
尤其适用于要求高的精密、精细打标。
2、体积小巧、搬运方便、实现便携化BY-YLP采用光纤传输，由于光纤具有极好的柔绕性，激光器设计得相当小巧灵活、结构紧凑、体积小。
其重量和占地面积分别是灯泵浦泵浦激光打标机的1/10和1/4，节省空间，便于搬运。
且采用光纤传输决定了其能适应加工地点经常变换的要求，实现产品的便携化。
3、激光输出功率稳定、设备可靠性高能量波动低于2%，确保激光打标质量的稳定；平均无故障使用时间可达10万小时以上，灯泵浦激光打标机的氪灯的使用寿命在800小时左右。
4、效率高、能耗低、节省使用成本电光转换效率为30%（灯泵浦激光打标机为3%），设备功率仅500－1000W，日均耗电10度，是灯泵浦激光打标机的1/10左右，长期使用可为用户节省大量的能耗支出。
5、自主知识产权的操作软件，操作简便、功能强大可以标刻矢量式图形、文字、条形码、二维码等，可升级实现在线打标，自动打标日期、班次、批号、序列号，支持PLT、PCX、DXF、BMP等文件格式，直接使用SHX、TTF字库。
激光打标机系统组成BY-YLP型光纤激光打标机主要由四部分组成，即：进口光纤激光器、光路及振镜扫描系统、计算机控制系统及工作台。
1、光纤激光器光纤激光器一体化整体结构，无光学污染、无功率的耦合损失，结构小巧紧凑，空气冷却，具有其他激光器不具备的高效率和可靠性。
实验五 光纤激光器与光纤放大器的设计实验
实验五 光纤激光器与光纤放大器的设计实验一、实验目的1、掌握掺铒有源光纤的增益放大特性；2、掌握光纤激光器的原理及其基本结构，掌握光纤激光器的设计及其波长调谐方法；3、掌握光纤放大器的原理及其基本结构，掌握光纤放大器的设计以及基本特性参数的测试方法。
二、实验原理（一）光纤激光器的基本结构光纤激光器和其它激光器一样，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激励光跃迁的泵浦源三部分组成。
纵向泵浦的光纤激光器的结构如图1所示。
图1 光纤激光器原理示意图一段掺杂稀土金属离子的光纤被放置在两个反射率经过选择的腔镜之间，泵浦光从左面腔镜耦合进入光纤。
左面镜对于泵浦光全部透射和对于激射光全反射，以便有效利用泵浦光和防止泵浦光产生谐振而造成输出光不稳定。
右面镜对于激射光部分透射，以便造成激射光子的反馈和获得激光输出。
这种结构实际上就是Fabry-perot 谐振腔结构。
泵浦波长上的光子被介质吸收，形成粒子数反转，最后在掺杂光纤介质中产生受激发射而输出激光。
激光输出可以是连续的，也可以是脉冲形式的，依赖于激光工作介质。
对于连续输出，激光上能级的自发发射寿命必须长于激光下能级以获得较高的粒子数反转。
通常当激光下能级的寿命超过上能级时只能获得脉冲输出。
光纤激光器有两种激射状态，一种是三能级激射，另一种是四能级激射，图2(a)、(b)分别表示三能级和四能级系统的跃迁系统的简化能级图。
两者的差别在于较低能级所处的位置。
在三能级系统中，激光下能级即为基态，或是极靠近基态的能级。
而在四能级系统中激光下能级和基态能级之间仍然存在一个跃迁，通常为无辐射跃迁，电子从基态提升到高于激光上能级的一个或多个泵浦带，电子一般通过非辐射跃迁到达激光上能级。
泵浦带上的电子很快弛豫到寿命比较长的亚稳态，在亚稳态上积累电子造成粒子数多于激光下能级，既形成粒子数反转。
电子以辐射光子的形式放出能量回到基态。
这种自发发射的光子被光学谐振腔反馈回增益介质中诱发受激发射，产生与诱发这一过程的光子性质完全相同的光子，当光子在谐振腔内所获得的增益大于其在腔内损耗时，就会产生激光输出。
LD and LED and 激光器 (5)
3、发光亮度与电流密度
（1）发光亮度基本上与正向电流密度成线性关系。 （2）发光亮度受到环境温度的影响。 (a)环境温度越高，所允许的耗散功率越小，允许 的工作电流也就越小，发光亮度下降； (b)环境温度越高，结温升高，也使发光效率（亮 度）下降。 （ 3 ）即使环境温度不变，由于注入电流加大，引起结 温升高，发光亮度－电流密度曲线也会呈现饱和现象。
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• LED固态照明被认为是21世纪照明新节能光源，因 为在同样亮度下，半导体灯耗电仅为普通白炽灯的 1/10,而寿命却可以延长100。 • 此外，LED器件是冷光源，具有光效高、工作电压 低、耗电量小、体积小、可平面封装、易于开发轻 薄型产品、结构坚固寿命很长等特点。
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LED的发展历史
• 1965年世界上的第一只商用化LED诞生，用 锗制成，单价45美元，为红光LED，发光效 率0.1 lm/w • 1968年利用半导体搀杂工艺使GaAsP材料的 LED的发光效率达到1 lm/w, 并且能够发出 红光、橙光和黄光 • 1971年出现GaP材料的绿光LED，发光效率也 达到1 lm/w
6、由于器件在正向偏置下使用，因此性能稳定，寿命长(≥106 小时)；
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缺点：
1、发光二极管的主要缺点是发光效率低，有效发光面 很难做大。 2、功率较小，只有微瓦级和毫瓦级： 3、光色有限，较难获得短波发光（如紫外、蓝色）， 制成的短波发光二极管的价格昂贵，且发光效率低。
应用：
二极管除用于数字、字符显示器件外，还被作为光源器件 广泛用于光电检测技术领域中。
4.1310 15 31014 1.43
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上海磐川光电科技有限公司
带尾纤激光器（光纤激光器）
产品说明书
带尾纤激光器（光纤激光器） 型号：PL-6598Fibr
专业术语：带尾纤激光器
俗称：光纤激光器, 尾纤激光模组, 通讯光纤激光头
产品特点： *半导体激光管芯；
*智能调制电路；
*高效透过率光学系统；
*低功耗，高效能光功率输出；
*光斑模式TEM；
应用领域：光纤通讯，特殊环境下工业标线定位，防伪检测，机械、石材切割金属锯
床、SMT/电路板的对刀、标线、定位、对齐等
技术参数：型号：PL-6598Fibr
波长 635nm-1550nm 激励方式 电激励
输出功率 5-200mW 光斑模式 圆点状
运行方式 连续工作激光器 供电电压 DC3-5V
工作电流 20-300mA 光学透镜 光学镀膜玻璃透镜
光束发散度 0.1~1mrad 光斑模式 TEM
直线度 ≥1/5000 线 宽 ≤1.0mm/≤0.5mm
工作温度 -10℃~50℃ 储存温度 -40℃~85℃
尺寸 （可根据用户定制） 使用寿命 〉10000hrs
激光安全等级 ClassⅢa / ClassⅢb
产品用途：
带尾纤激光器的特点利用激光器的单色性好、相干性好、方向性好以及高亮度之外，
光纤头可弯曲灵活性号，准直性高，光斑很小是其最大特点，可以广泛应用于光纤通
讯、工业检测、工业机械、数控设备、电动工具、工程施工、建筑装璜、印刷、纺织服
装、切割焊接等领域的激光定位、激光标线、激光水平、激光垂准、激光指示仪以及激
光娱乐照明等；.方便快捷、直观实用、易于安装、稳定可靠，可以提高工作效率，降
低人力和生产时间的成本，提高工作精确度。
激光光斑效果
（工业应用场合）
售后服务
产品提供一年质保，三年保修。
使用注意事项
1） 使用应注意相关的激光使用安全规定，不能直射人眼；
2） 激光器中半导体激光管属静电敏感器件，应遵守相关的静电防护规定。测试和使用
环境应保证没有静电；
3） 电源线请勿用力拽拉；
4） 电源电压不要超过DC 5 V，最好选用激光器专用直流稳压电源供电，“+”（红线）、
“−”（黑线）极性绝对不可接反；
5） 激光器通电时， “+”（红线）、“−”（黑线）极电源线绝对不可短路，以免烧毁激光
器；
6） 自制稳压电源请注意消除浪涌脉冲电压电流，稳压5V或<5V将延长使用寿命，避
免在各种浪涌脉冲较大的场合中使用激光器；
7） 激光器人为损坏或私自拆开激光器后不予保修