无锡激光切割机
发布时间:2020-12-01
无锡激光薄板切割机厂家光纤激光器发展展望

      单根光纤输出功率从百瓦级向千瓦级发展

      自1988年E. Snitzer等提出双包层光纤之后,基于这种包层泵浦技术的光纤激光器和 放大器获得了快速发展。特别是近年来,随着高功率半导体激光器泵浦技术和双包层光纤制 作工艺的发展,光纤激光器的输出功率已从最初的几百毫瓦上升到了千瓦水平。1999年 V. Dominic等用四个45W的半导体激光器从两端泵浦,获得了 MOW的单模连续激光输出。 在2002年的CLEO会议上,德国J. Limpert报告了双掺杂的双包层光纤激光器的研究堵 果。采用双波长(808nm、975nm)的半导体激光器泵浦45m长的Nd/Yb共掺的双包层光 纤,获得150W激光输出。2003年光纤激光器的输出功率水平再度提高,200W、300W、 600W的光纤激光器相继出现。在2004年初的Photonics West'2004上,南安普顿光子公司 (SPI)报告了 IkW的光纤激光器,引起轰动。

      从连续光纤激光向高功率脉冲光纤激光发展

      对于连续工作的光纤激光器,光纤本身就是工作物质,一般采用结构简单的F-P腔结 构,这样无需在腔内放置其他光学元件就可获得高功率的激光输出。但如果从应用目标出发 时,连续工作的光纤激光能提供的靶面功率密度较低,脉冲工作的光纤激光或许更为实用。 双包层光纤激光器实现脉冲激光输出,大体上有三种方式:一是调Q光纤激光器,是通过 在腔内放置声光调Q元件或熔结一段常规光纤,借助于常规光纤中的受激散射(SBS)实现 脉冲激光输出;二是借助于光纤中非线性偏振旋转,采用环行腔结构实现脉冲锁模的光纤激 光输岀;三是基于种子光振荡放大(MOPA)的脉冲光纤激光器,这种方式以双包层光纤 作为放大器,实现对脉冲种子光的高功率放大。

      对于调Q光纤激光器,通过调Q器件和双包层光纤的有机结合可以得到高峰值功率、 高脉冲能址的调Q光脉冲。和常规光纤激光器相比,可将峰值功率提高到一个量级,脉冲 能量也可从川提高到mJ量级。在这种方式中,由于必须在腔内放置一定的光学元件(短 焦距透镜、声光器件等),相对于连续光纤激光来说,光学调整要求较高,且难以高脉冲能

量和高平均功率的激光输出,目前报道的这种器件的平均功率在瓦级。对于锁模光纤激光 器,一般采用环行腔结构,系统较为复杂,且难以获得髙功率输岀,主要用于某些特殊场 合。种子光振荡放大(MOPA)式脉冲光纤激光器采用高光束质量、小功率的固体激光作 为种子光源,双包层光纤为放大器,结构相对简单,易于获得高平均功率、高脉冲能虽的脉 冲激光输出,是实现高功率脉冲光纤激光的理想方式。

      从常规的光纤激光组束技术向相干组束技术发展

由于非线性效应和热效应等的限制,单根光纤激光器的输出功率毕竟有限,将多个高功 率光纤激光器的输出进行组束,则可获得更高功率的激光输出。从组束的原理来看,组束可 分为常规组束和相干组束两种。光纤激光的常规组束就是将各个光纤激光的输出通过一些光 学元件组合为一束,由于各个光纤激光之间没有相位上的关系,是非相干的,这种组束技术 可以使总的激光功率提高,但光束质虽相对于单根光纤激光来说却变差很多。

为了在提髙总的激光功率的同时,保持光纤激光良好的光束质量,提出了高功率光纤激 光的相干组束技术。高功率光纤激光的相干合成并束已成为国际上研究的热点。2003年, 在美国国防部和美国空军的支持下,新墨西哥大学空军实验室和MIT林肯实验室进行了两 束光纤激光的验证性实验,Northrop Grumman航空技术研究所建立起了一个七束光纤激光 组成的相干合成并束实验装置,并且实现了在小功率下四束光纤激光的精确调相和相干耦合 输出。

      光纤激光应用从低功率打标、雕刻(百瓦级)向高功率切割、焊接发展(千瓦级)

目前,单根光纤激光器的输出功率已经实现千瓦级,采用组束技术的光纤激光器已上升 到万瓦级。同一般的激光器相比,光纤激光器在光束质量、体积、重量、效率、散热等方面 均具有明显优势,无论是在工业中,还是在国防军事中均有着非常广泛的应用领域。

      对于在技术上已经成熟的百瓦量级以下的商品光纤激光器来说,其输出为单横模,可广 泛应用于精密激光打标、雕刻、非金属切割、熔覆与小型元器件的焊接等领域中。虽然光纤 激光器目前的价位比较高,但由于其具有无需水冷、体积小、光束质量好等优点,无需笨重 的冷却装置和纯水、离子交换树脂等耗材,大大降低了整机的成本和用户使用费用。

      对于采用常规组束技术的上千瓦的高功率光纤激光器,虽然在光束质量上同单光纤激光 器有较大差别,但是在其他特性上依然保持了光纤激光的特点,如体积小、重虽轻、运行成 本低、寿命长、效率高、柔性化操作等。即使在光束质量上,也优于同等功率水平的CO? 激光器或YAG固体激光器。国际上采用髙功率光纤激光焊接技术在造船、汽车制造业的应 用受到相当的重视。在欧美发达国家中,有50%~70%的汽车零部件都用到了激光加工技 术,并以激光焊接和激光切割为主。


相关光纤激光切割机推荐
TOP
返回飞越激光顶部
东莞市飞越激光设备有限公司无锡分站
地址 : 东莞市长安镇咸西街道莲花路10号
售前咨询 :139-2575-3017
售后服务 :135-4930-3078
飞越激光公众号

微信公众号

cache
Processed in 0.010570 Second.