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光纤激光器发展趋势

2021-01-06来源:网络作者:网络标签:光纤激光器

  光纤激光器发展趋势
 
  光纤激光器(Fiber Laser)是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器,光纤激光器可在光纤放大器的基础上开发出来:在泵浦光的作用下光纤内极易形成高功率密度,造成激光工作物质的激光能级“粒子数反转”,当适当加入正反馈回路(构成谐振腔)便可形成激光振荡输出。
 
  光纤激光器发展趋势及应用领域
 
  大功率光纤激光器将是第三代最先进的工业加工、印刷、通信、医疗、化工,尤其是国防使用的重要器件。国际上普遍采用光纤激光技术于造船、汽车制造行业进行焊接、切割、打孔等工艺操作。欧美发达国家中,有50%-70%的汽车零部件采用激光加工。美国建造新的船舶广泛使用激光焊接一些高强度,低合金钢的T型构件。为了使船舶平板适应海洋流体力学要求,这些构件都被设计成三维曲率形状,而此种造型只有用光纤激光器加工才能实现。用激光辅助平板造型技术,完全可以取代费时、费力而且还有一定危险性的机械加热成型工艺。日本Kawasaki重工造船业,德国的Meyer&Werft造船厂等都安装了大功率的激光加工系统,并且抓紧开发2kW,6kW和更高如10kW光纤激光加工系统。欧洲正在加强光纤激光器的研发力度,由德国弗劳恩霍夫材料和光束技术研究所启动了一个“领先的光纤激光器技术”的重大项目,投资1700万欧元研制新型光纤激光器,并使其功率超过千瓦级。
 
  光纤激光器这样高速度发展是由于光纤激光器的双包层结构和包层泵浦技术的成功,以及半导体激光工艺的成熟,光纤光栅的刻划和多元耦合器的实现有力地推动了光纤激光器的发展,使光纤激光器的技术快速提升,并很快发展到千瓦级功率输出。
 
  目前,使用最广泛的是掺杂稀土材料的激光介质,包括掺杂Yb3+,Nd3+,Er3+,Ho3+,Tm3+等离子材料。最普遍的掺Yb3+离子光纤激光器,在970~978 nm半导体激光泵浦下,发出1.0~1.61μm的激光,英国南安普顿大学已经制备出1800W高功率激光器。此外,南安普顿大学还对掺Er3+光纤激光器进行了长时间研究,制造出了激光波长位于通信窗口的Er3+光纤激光器,其输出功率达到150W。美国NP Photonoics公司,亚利桑那大学也制造出性能优良的掺Er3+光纤激光器,并且进行了实际应用。最近,位于美国马萨诸塞州牛津市的IPG公司设计出准连续高脉冲能量YSL-600/6000-QCM-AC型号的光纤激光器,平均功率600W,最高峰值功率6000W,最大脉冲持续时间10ms,最大占空比10%,其转换效率达到30%,可进行快速加工、焊接、打孔等工艺操作。
 
  SPI公司推出Red Power 400W单模和平顶多模光纤激光器。特别适合切割和焊接薄型和中型金属工件。长崎造船厂将美国IPG公司生产的l0kW光纤激光器和电弧进行复合焊接,显著提高了船舶焊接质量,降低了成本,提高了经济效益。
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