光纖雷射器的範疇應該更廣泛

2021-01-17 OFweek維科網
       光纖雷射器

是當前工業

雷射

界的熱門話題。由於其集高可靠性、高效率、低成本和高光束質量等優點於一身,因此光纖

雷射器

有望引領雷射產業的一場變革。由電信行業的迅猛發展而帶動的高亮度

雷射二極體

和光纖技術的發展,潛在地推動了光纖雷射器的進步。儘管我們目前還沒有看到由光纖雷射器所引發的變革,但是雷射二極體和光纖正在經歷一場變革,而光纖雷射器恰恰是這場變革中最引人注目的亮點。

用作泵浦源的雷射二極體有兩種類型:陣列發射型和單發射型。通常陣列發射雷射二極體棒長為1cm,含有50個100?m的雷射條,每個雷射條向自由空間的輸出功率約為1W。採用陣列發射雷射二極體,輸出功率密度高達50W/cm,這同時也對散熱問題提出了挑戰。但對泵浦晶體來說,陣列發射雷射二極體輸出光束的空間分布比較理想,並且價格適中。為了實現高亮度,可以通過光纖將一個或者多個雷射棒輸出的雷射進行耦合,但需要複雜的自由空間光學技術,並且成本較高,因此只能在小範圍內適用。工業雷射棒的額定使用壽命通常為10,000~20,000小時。 

       相比之下,單發射器雷射二極體從一個100?m的雷射條輸出雷射,直接耦合進入一個獨立的封裝,輸出功率高達10W。對於平均使用壽命大於10萬小時的雷射二極體,專用封裝則只是出於經濟上的考慮,要獲得更高的功率密度,只能採用功率更高的半導體雷射二極體。將光纖耦合的高亮度性和可靠性在900~980nm波段有機地結合起來,加上適中的價格,這些將為二極體泵浦光纖雷射器提供一個理想的平臺,而且這一波段早在上個世紀九十年代初就在電信領域實現了商用。 

       固體雷射器傳統上採用摻雜、棒狀晶體作為增益介質。最近的技術進步已經將雷射棒的縱向尺寸發展到了一個極致。盤形雷射器通常採用超短雷射棒,其目的是減小熱透鏡效應從而獲得高質量的光束輸出。相比之下,光纖雷射器卻可以通過在單模波導中無限制地延伸縱向尺寸從而實現質量更高的光束輸出。但是相比於已經實現商用的常用雷射棒,高性能的超短雷射棒和光纖的獲得則較為困難。 

       因為高亮度雷射二極體和光纖不同於傳統的雷射工業部件,因此傳統的工業雷射界不僅認為光纖雷射器是一個挑戰,同時也是一個威脅。相比之下,電信設備供應商對兩種技術的態度則較為溫和。說到底,光纖雷射器和摻鉺光纖放大器(EDFA)結構類似,只不過多了反射鏡而已。每年都有數以千計的EDFA部署在電信網絡中,並且以極低的故障率運行,其預期的連續運行時間長達12年,並且隨著需求的增加和技術的進步,EDFA的價格正在穩步下降。致力於雷射器光纖化的公司也希望新型的工業雷射器產生同樣的效果。 

       目前,光纖雷射器已經被很多新興應用廣泛採用。光纖是最顯著的增益介質,高亮度泵浦光通過光纖傳輸和注入損耗較低,光纖對光的密閉傳輸既可以保證有效地轉換泵浦能量,又可以實現將光直接傳輸到工件。整個平臺每一個部分均實現模塊化,模塊間的對接和裝配一目了然。相比之下,目前基於傳統雷射器的平臺不但光路複雜而且對環境比較敏感。 

       目前,光纖雷射器元件比以往發展得更為迅速。光纖是迄今為止發現的最適合傳導光的媒介。對工件進行立體加工時,利用光纖可以實現雷射器的遠程操作。利用光纖的波導特性作為載體來取代自由空間傳輸是一項新的技術創新。2007年1月20-25日在美國San Jose舉行的西部光電博覽會上,JDSU公司展示了FCD488型藍光雷射器,該雷射器將泵浦雷射二極體和非線性介質通過兩個光纖耦合蝶狀封裝連接起來。雷射二極體在亮度、輸出功率和可靠性方面的迅速進步,使得每瓦輸出的價格也在迅速下降,在許多曾經是傳統的氣體和固體雷射器叱吒風雲的領域,目前也能看到基於光纖耦合的二極體泵浦雷射器的身影。對於這些光纖耦合輸出的二極體雷射器,難道僅僅因為缺少幾米增益光纖,就不能稱之為光纖雷射器了嗎? 

       工業雷射器越來越多地利用光纖實現非線性變換和

Q開關

功能,而這些功能以前均通過晶體實現。光纖雷射器目前能產生黃光、綠光甚至白光。新型調Q光纖雷射器由於其在近紅外和紫外波段可以實現高重複頻率的脈衝輸出,因此在標識和材料加工領域,光纖雷射器對傳統Nd:YAG和

CO2雷射器

是一個巨大的挑戰。 

       因此,我們不應該狹義地理解光纖雷射器,而應該從一個全新的視角來認識它。將單發射泵浦源和光纖有機地結合起來,可以實現許多令人耳目一新的功能,並將最終實現二極體泵浦固體雷射器所具有的功能。不論您使用什麼類型的雷射器,在它的內部含有光纖的可能性將越來越大。

相關焦點

  • 雷射切割機的特點:光纖雷射器對比CO2雷射器
    1.操作要求及維護CO2雷射器在使用前需要進行光路調整,光路的情況將直接影響到工件切割的效果,因此需人工調整光路且定期維護;YAG固體雷射器熱透鏡效應明顯,需經常維護;光纖雷射器光纖傳輸,免調節、免維護、高穩定,操作簡便
  • 摻銩光纖雷射器的應用
    光纖雷射器具有理想的光束質量、超高的轉換效率、免維護、高穩定性以及冷卻效率高、體積小等優點,具有許多其他雷射器無可比擬的技術優越性。  2μm摻銩光纖雷射器由於其高效率、高輸出功率、對人眼安全、且位於透過率良好的「大氣窗口」等特性在科研領域有著巨大吸引力,它在材料處理、遙感、生物醫學和國防領域有著廣泛應用前景。
  • 光纖雷射器泵浦,這四點你應該知道!
    1、目前1μm光纖雷射器泵浦光源有哪些?1962年,H.W.Etzel等人成功研製出第1臺摻鐿離子(Yb3+)的光纖雷射器,即目前最常見的1μm波長(1.064μm/1.080μm)光纖雷射器2004 年,南安普敦大學的 Jeong 等利用975nm LD 雙端泵浦纖芯直徑 43μm的雙包層摻鐿光纖,產生了1.01 kW的1090 nm雷射輸出,實現了世界上第一個千瓦級光纖雷射輸出。
  • 光纖雷射器原理與特性詳解
    導讀:光纖雷射器具有壽命長、體積小、價格低廉、製作靈活等多種特點,目前已在雷射光纖通信、醫療器械儀器設備、汽車製造、軍事國防安全等諸多領域存在廣泛應用。
  • 光纖雷射器對光束分析提出了特殊挑戰
    光纖雷射器正日益廣泛地應用於標記、加工、材料熔化中,或利用複雜的圖案和形狀來修飾材料。在這些應用中,雷射功率從幾瓦到幾千瓦不等,與其它同功率的雷射器相比,光纖雷射器的關鍵優勢在於其發射的光束比其他雷射器的光束更接近於高斯光束。
  • 一文讀懂光纖雷射器的前世今生
    相較於傳統的加工設備,雷射設備加工能力更強,精度更高,加工效率也提升了許多。   近年來,隨著工業領域向高端化、智能化方向發展速度的不斷加快,光纖雷射器的優勢逐漸凸顯出來,市場滲透率也隨之不斷走高。
  • 光纖雷射器的最新進展及未來發展
    光纖雷射器的特性  光纖作為工作介質擁有很長的作用長度,有利於二極體泵浦,也使得光子轉換效率很高,為緊湊、堅固的設計提供了條件。當光纖器件都熔接到一起,就不會有分立的器件需要調節。  有一些特殊結構的光纖雷射器。光纖雷射器可以實現單通道放大,其可以同時放大不同波長光廣泛應用於通信領域。
  • 中國光纖雷射器的發展與展望
    光纖雷射器,是使用摻稀土元素玻璃光纖作為增益介質的雷射器。一般來說光纖雷射器主要由泵浦源、隔離器、合束器、摻雜光纖等部件構成。光纖雷射器擁有的上述無可比擬的技術優勢,使其廣泛應用於雕刻、打標、切割、熔覆、焊接、表面處理等材料加工領域,正在逐漸取代各種物理加工、化學加工、印刷加工等傳統加工方式。隨著美國IPG公司 2003年在中國賣出第一臺調Q脈衝光纖雷射器開始,商用的脈衝光纖雷射器在中國市場的發展正式拉開帷幕。
  • 從國外光纖雷射器企業角度剖析千瓦級光纖雷射器技術
    「大多數數千瓦級光纖雷射器系統採用對基於多個低功率光纖雷射器的輸出合束的架構,導致成本、性能、可維護性、可升級性以及對技術進步的順應性方面的顯著缺點。」Bell補充道,「我們介紹一種新穎的千瓦光纖雷射器架構,通過將泵浦二極體和驅動器安放在單獨的泵浦模塊中,以及將增益光纖安放在可配置的增益模塊中,解決了這些問題,可以產生超過4kW的輸出功率。」
  • 綜述:光纖雷射器中的光孤子
    日前,深圳大學微納光電子研究院張晗教授課題組宋宇鋒研究員在《Applied Physics Review》上發表了題為「Recent progress of study on optical solitons in fiber lasers」的綜述論文,論文系統回顧了光纖雷射器內可經過實驗觀察研究過的光孤子,同時對基於光纖雷射器的光孤子研究未來發展做出了展望
  • 國內外光纖雷射器巨頭對比分析
    雷射技術是20世紀現代四項重大發明之一,也是影響全球未來發展的重大關鍵技術,21世紀廣泛應用於民用和軍用領域,相關技術及產業已逐漸成為多國政府重點扶持並由科研院所和企業共同主導的國家戰略新興產業。民用方面,在機械加工、汽車製造、飛天航空、電子製造、醫療美容等產業廣泛應用;軍用方面,隨著雷射技術的發展及研發應用不斷成熟,雷射定向能武器成為各國重點支持和發展的新概念武器,而光纖雷射器綜合性能優異,兼具高光束質量和高功率、散熱性好,結構簡單可規模化生產等諸多優勢,已成為新一代先進武器的首選光源之一,並成為雷射市場主流選擇並有望繼續高增長。
  • 室內空氣淨化應用領域:光纖雷射器取代CO2雷射器
    由於活性炭優異的吸附性能,這種通過環保局(EPA)批准的空氣過濾方法獲得了廣泛應用。    RSE的產品無處不在,從機場到學校、再到辦公大樓、餐館、賭場、甚至是太平間和廢水處理中心。  由於空氣品質日益成為一個重要的公眾健康、經濟和環境問題,RSE產品需求越來越大。
  • 中國光纖雷射器的「全明星」
    光纖雷射器作為目前最為活躍的雷射光源器件,是在EDFA技術基礎上發展起來的技術,它是雷射技術的前沿課題。  早在1961年,美國光學公司的E.Snitzer等就在光纖雷射器領域進行了開創性的工作,但由於相關條件的限制,其實驗進展相對緩慢。
  • 光纖雷射器不能切割木材?新型光纖雷射器能!
    而燃燒方式的切割主要是因為光束功率密度較低,其特點為切割速度較慢,切縫更寬,切割厚度大,切割時伴有煙塵和焦味。燃燒方式切割單位材料所消耗的能量要比氣化方式更高,且切邊有碳化現象。不過在切割木材的實際過程中,氣化的同時基本上都伴有燃燒,這是因為氣化方式雖然具有高效能的優點,但是需要較高的功率密度才能實現。
  • 光子晶體光纖在光纖雷射器中的應用分析
    引言  光纖雷射器作為雷射領域的新興技術, 近年來成為科學研究領域的熱點問題。光纖雷射器採用光纖作為增益介質,泵浦光在纖芯內形成高功率密度,當加入正反饋迴路時,便產生雷射輸出。對於採用常規光纖的光纖雷射器,要求注入到纖芯的泵浦光為單模,這就限制了泵浦光的入纖效率。且當雷射器高功率運轉時,由於纖芯的非線性效應,也將限制輸出功率的極限值。光子晶體光纖由於其靈活的光學可控性和特殊結構,可具有大模面積且保持無限單模的特性, 有效地克服了常規光纖的設計缺陷。
  • 超穩定脈衝光纖雷射器的五大應用
    脈衝雷射器技術的誕生是雷射發展史上的一個重要突破,現已經在眾多行業獲得廣泛的應用,為製造業的升級和雷射技術的推廣立下了汗馬功勞。創鑫雷射在脈衝光纖雷射器領域有著深厚的技術沉澱,目前已經擁有完整的脈衝光纖雷射器產品體系,可以滿足眾多行業對不同加工應用的需求。
  • 淺談光纖雷射器與3D列印應用
    IPG相信隨著增材製造逐漸被廣泛接受,IPG Photonics具有更好的能力為諸如高鐵車輛和鋼鐵製造商等客戶進行服務。一旦3D列印普及,IPG Photonics將會證明作為構件製造戰略一部分的雷射器產品所起到的作用。
  • 淺析光纖雷射器採用976nm泵浦的優勢
    最近十多年來,隨著泵浦源和雷射器結構的不斷改進,光纖雷射器技術有了很大的提高。基於摻鐿光纖的雷射器(YDF-laser)因為有著較高的電-光轉換效率,較好的光束質量和穩定性等優勢被廣泛用於工業,科研等領域。
  • 光纖雷射器目前類型及最新技術進展
    光纖雷射器的改進         光纖雷射器迅速發展的原因可概括如下:         ● 深入的科學研究可實現增加光纖的熱負荷,而不產生任何熱衰減或光致吸收效應和受激拉曼散射(SRS)的影響,而此前這些往往被看作是光纖雷射器的限制因素,現在已經僅僅針對高平均功率雷射器而言了。
  • 光纖雷射器和CO2雷射器哪個好?你該怎麼選?
    光纖雷射器產生的雷射(後文簡稱為光纖雷射)的波長為1.06μm,CO2雷射器產生的雷射(後文簡稱為CO2雷射)波長為10.6μm,均是紅外光,可被材料吸收,而應用於工業材料加工。  切割是目前應用最廣泛的雷射工業加工技術。為方便起見,本文展開的討論均基於雷射切割,除非另作特別說明。