光纖激光器的主要應(yīng)用領(lǐng)域

光纖激光器
 

激光器是我們生活中是十分重要的知識點之一，這是大家眾所周知的。在上篇文章中已為大家講解了什么是光纖激光器的相關(guān)內(nèi)容了，但為了讓大家更深一步的掌握好光纖激光器的知識，今天我將再為大家再續(xù)光纖激光器的知識講解，本文重點講解的是光纖激光器的主要應(yīng)用領(lǐng)域與我國光纖激光器的研究進(jìn)展要點知識。

1、標(biāo)刻應(yīng)用

脈沖光纖激光器以其優(yōu)良的光束質(zhì)量，可靠性，最長的免維護(hù)時間，最高的整體電光轉(zhuǎn)換效率，脈沖重復(fù)頻率，最小的體積，無須水冷的最簡單、最靈活的使用方式，最低的運行費用使其成為在高速、高精度激光標(biāo)刻方面的唯一選擇。

一套光纖激光打標(biāo)系統(tǒng)可以由一個或兩個功率為25W的光纖激光器，一個或兩個用來導(dǎo)光到工件上的掃描頭以及一臺控制掃描頭的工業(yè)電腦組成。這種設(shè)計比用一個50W激光器分束到兩個掃描頭上的方式高出達(dá)4倍以上的效率。該系統(tǒng)最大打標(biāo)范圍是175mm*295mm，光斑大小是35um，在全標(biāo)刻范圍內(nèi)絕對定位精度是+/-100um。100um工作距離時的聚焦光斑可小到15um。

2、 材料彎曲的應(yīng)用

光纖激光成型或折曲是一種用于改變金屬板或硬陶瓷曲率的技術(shù)。集中加熱和快速自冷切導(dǎo)致在激光加熱區(qū)域的可塑性變形，永久性改變目標(biāo)工件的曲率。研究發(fā)現(xiàn)用激光處理的微彎曲遠(yuǎn)比其他方式具有更高的精密度，同時，這在微電子制造是一個很理想的方法。

3、材料處理的應(yīng)用

光纖激光器的材料處理是基于材料吸收激光能量的部位被加熱的熱處理過程。1um左右波長的激光光能很容易被金屬、塑料及陶瓷材料吸收。

光纖激光器
 

4、激光切割的應(yīng)用

隨著光纖激光器的功率不斷攀升，光纖激光器在工業(yè)切割方面得以被規(guī)模化應(yīng)用。比如：用快速斬波的連續(xù)光纖激光器微切割不銹鋼動脈管。由于它的高光束質(zhì)量，光纖激光器可以獲得非常小的聚焦直徑和由此帶來的小切縫寬度正在刷新醫(yī)療器件工業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。

由于其波段涵蓋了1.3μm和1.5μm兩個主要通信窗口，因此光纖激光器在光通信領(lǐng)域擁有不可替代的地位，大功率雙包層光纖激光器的研制成功使其在激光加工領(lǐng)域的市場需求也呈迅速擴展的趨勢。光纖激光器在激光加工領(lǐng)域的范圍和所需性能具體如下：軟焊和燒結(jié)：50－500W；聚合物和復(fù)合材料切割：200W－1kW；去激活：300W－1kW；快速印刷和打印：20W－1kW；金屬淬火和涂敷：2－20kW；玻璃和硅切割：500 W－2kW。此外，隨著紫外光纖光柵寫入和包層泵浦技術(shù)的發(fā)展，輸出波段在紫光、藍(lán)光、綠光、紅光及近紅外光的波長上轉(zhuǎn)換光纖激光器已可以作為實用的全固化光源而廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)存儲，彩色顯示，醫(yī)學(xué)熒光診斷。遠(yuǎn)紅外波長輸出的光纖激光器由于其結(jié)構(gòu)靈巧緊湊，能量和波長可調(diào)諧等優(yōu)點，也在激光醫(yī)療和生物工程等領(lǐng)域得到應(yīng)用。

目前我國光纖激光器的研究進(jìn)展

2002年南開大學(xué)報道了在摻Y(jié)b3 + 雙包層光纖器中得到了脈寬4. 8ns 的自調(diào)Q 脈沖輸出和混合調(diào)Q 雙包層光纖激光中得到峰值功率大于8kW ,脈寬小于2ns 的脈沖輸出。

2003年南開大學(xué)報道了利用脈沖泵浦獲得100kW 峰值功率的調(diào)Q 脈沖,以及得到的60nm 可調(diào)諧的調(diào)Q 脈沖。

2003年11月20日報道，上海科學(xué)家在激光領(lǐng)域取得新成果，成功開發(fā)出輸出功率高達(dá) 107W的光纖激光器。此激光器的全稱為“高功率摻鐿雙包層光纖激光器”，與目前已有的激光器相比它的維護(hù)費用和功率消耗都要低得多，壽命是普通激光器的幾十倍。該課題組的負(fù)責(zé)人之一樓祺洪研究員告訴記者，激光打印有著廣泛的應(yīng)用前景，與市民生活直接相關(guān)的如食品的生產(chǎn)日期、防偽標(biāo)志等，若以激光打印代替現(xiàn)在的油墨打印清晰度高、永不褪色、難以仿冒、利于環(huán)保，具有國際流行的新趨勢。上海科學(xué)家研制的光纖激光器使光纖激光輸出功率又上升了一個新臺階，最大輸出功率達(dá)107W，已經(jīng)遙遙領(lǐng)先于全國同行。

2004年，南開大學(xué)又報道了連續(xù)泵浦206kW峰值功率的調(diào)Q 脈沖。

2004年12月3日，烽火通信報道，繼推出激光輸出功率達(dá)100W以上的雙包層摻鐿光纖后，經(jīng)過艱苦的攻關(guān)再創(chuàng)佳績，將該類新型光纖的輸出功率成功提高至440W，達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

這是烽火通信在特種光纖領(lǐng)域邁出的重要一步，同時也是我國在高功率激光器用光纖領(lǐng)域的重大突破。摻鐿雙包層光纖激光器是國際上新近發(fā)展的一種新型高功率激光器件，由于其具有光束質(zhì)量好、效率高、易于散熱和易于實現(xiàn)高功率等特點，近年來發(fā)展迅速，并已成為高精度激光加工、激光雷達(dá)系統(tǒng)、光通信及目標(biāo)指示等領(lǐng)域中相干光源的重要候選者。雙包層摻鐿激光器的主要激光增益介質(zhì)是雙包層摻鐿光纖，因此雙包層摻鐿光纖的性能直接決定了該類激光器的轉(zhuǎn)換效率和輸出功率。烽火通信作為國內(nèi)唯一一家進(jìn)行雙包層摻鐿光纖研究的單位，在成功推出輸出功率達(dá)100W以上的完全可商用的雙包層摻鐿光纖產(chǎn)品后，又加大的研發(fā)力度，使得其輸出功率實現(xiàn)440W以上，達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

總而言之，光纖激光器作為第三代激光技術(shù)的代表，具有其他激光器無可比擬的技術(shù)優(yōu)越性。不過，至少在我看來，在短期內(nèi)，光纖激光器將主要聚焦在高端用途上隨光纖激光器的普及，成本的降低以及產(chǎn)能的提高，最終將可能會替代掉全球大部分高功率 CO2激光器和絕大部分YAG激光器。同時希望本文能對各位讀者有比較大的參考價值。

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