Общ преглед
Гапазонът на приложение на лазерните влакна е много широк, включително комуникация с лазерни влакна, лазерна космическа дистанционна комуникация, промишлено корабостроене, производство на автомобили, лазерно гравиране, лазерно маркиране, лазерно рязане, печатащи ролки, метално и неметално пробиване/рязане/заваряване (спояване, закаляване, облицовка и дълбоко шлайфане) ding), военна и национална отбрана, сигурност, медицинско оборудване и оборудване ,мащабна инфраструктура,като източник на помпа за други лазери и др.
Fiberlasersrefertolasersthatuserare-earth-dopedglassfibersasgainmedia.Fiberlaserscanbedevelopedonthebasisoffiberamplifiers.Undertheactionofthepumplight,itiseasytoincreasethepowerdensityinthefiber,causingthelaserenergylevelofthelaserworkingmaterialto"populatenumberinversion".Whenapositivefeedbackloop(formingaresonantcavity)isproperlyadded,thelaseroscillationoutputcanbeformed.
Structure
Thegenerationoflasersignalrequiresthreebasicconditions:populationinversion,opticalfeedbackandreachingthelaserthreshold.Therefore,thelaseriscomposedofworkingmaterial,pumpsourceandresonanceThecavityconsistsofthreeparts.Thebasicstructureofthefiberlaserisasfollows.Thegainfiberisthegainmediumthatgeneratesphotons;thepumplightisusedasexternalenergytomakethegainmediumtoachievepopulationinversion,thatis,thepumpsource;theopticalresonantcavityiscomposedoftwomirrors,Thefunctionistomakethephotonsgetfeedbackandbeamplifiedintheworkingmedium.Thepumpedlightentersthegainfiberandisabsorbed,whichinturnreversesthenumberofenergylevelparticlesinthegainmedium.Whenthegainintheresonantcavityishigherthantheloss,alaseroscillationwillbeformedbetweenthetwomirrors,resultinginalasersignaloutput..
Характеристики
(1)Качество на Goodbeam.
Thewaveguidestructureofthefiberdeterminesthatthefiberlaseriseasytoobtainasingletransversemodeoutput,andisnotaffectedbyexternalfactors,andcanachievehigh-brightnesslaseroutput.
(2) Висока ефективност.
Fiberlaserscanachievehighlight-to-lightconversionefficiencybyselectingsemiconductorlaserswithmatchingemissionwavelengthsanddopedrare-earthelementabsorptioncharacteristicsasthepumpsource.Forytterbium-dopedhigh-powerfiberlasers,915-nmor975-nmsemiconductorlasersaregenerallyselected,whichhavealongerfluorescencelifetimeandcaneffectivelystoreenergytoachievehigh-poweroperation.Theoverallelectro-opticalefficiencyofcommercialfiberlasersisashighas25%,whichisconducivetocostreduction,energysavingandenvironmentalprotection.
(3)Добри характеристики на разсейване на топлината.
Fiberlaserusesaslenderrare-earth-dopedfiberasthelasergainmedium,anditssurfaceareatovolumeratioisverylarge.Itisabout1000timesthatofasolidbulklaser,whichhasanaturaladvantageintermsofheatdissipationcapability.Thereisnoneedforspecialcoolingoftheopticalfiberinlowandmediumpowerconditions,andwatercoolingforheatdissipationunderhighpowerconditionscanalsoeffectivelyavoidthedropinbeamqualityandefficiencycausedbythermaleffectsthatarecommoninsolid-statelasers.
(4) Компактна структура и висока надеждност.
Becausethefiberlaserusesasmallandflexiblefiberasthelasergainmedium,itisbeneficialtocompressthevolumeandsavethecost.Thepumpsourceisalsoasemiconductorlaserthatissmallinsizeandeasytomodularize.Commercialproductscangenerallybeoutputwithpigtails,combinedwithfiber-baseddevicessuchasfiberBragggratings.Allfiberscanberealizedaslongasthesedevicesarefusedtoeachother.Ithashighdisturbanceimmunityandhighstability,whichcansavemaintenancetimeandcost.
Тип
Първо, класифицирайте според вида на материала
1.Лазер с кристални влакна. Работният материал е лазер с кристални влакна, главно от лазер с единични кристални влакна и nd3+:YAG лазер с единични кристални влакна.
2.Nonlinearopticalfiberlaser.TherearemainlystimulatedRamanscatteringfiberlasersandstimulatedBrillouinscatteringfiberlasers.
3.Rareearthdopedfiberlasers.Thematrixmaterialoftheopticalfiberisglass,andtheopticalfiberisdopedwithrareearthelementionstoactivateittomakeafiberlaser.
4.Plasticfiberlaser.Dopinglaserdyeintothecoreorcladdingoftheplasticopticalfibertomakeafiberlaser.
Второ, според класификацията на gainmedium:
1.Лазер с кристални влакна. Работният материал е лазер с кристални влакна, основно от лазер с единични кристални влакна и Nd3+:YAG лазер с единични кристални влакна.
2.Nonlinearopticalfiberlaser.TherearemainlystimulatedRamanscatteringfiberlasersandstimulatedBrillouinscatteringfiberlasers.
3.Редкоземни влакнести лазери. Допиране на редки елементи във влакното, за да го активирате (Nd3+, Er3+, Yb3+, Tm3+ и т.н., матрицата може да бъде кварцово стъкло, циркониев флуоридстъкло, монокристал) за създаване на влакнест лазер.
4.Plasticfiberlaser.Dopinglaserdyeintothecoreorcladdingoftheplasticopticalfibertomakeafiberlaser.
Три, според класификацията на структурата на резонансната кухина
Разделен на FP кухина, пръстеновидна кухина, loopreflector fiber resonator и "8" кухина с форма, DBRfiberlaser, DFBfiberlaser и др.
Четири. Според класификацията на структурата на влакната
Разделен на лазер с влакна с една обвивка, лазер с влакна с двойна обвивка, лазер с фотонни кристали, лазер със специални влакна.
Пет. Класификация по изходни лазерни характеристики
Dividedintocontinuousfiberlasersandpulsedfiberlasers,amongwhichpulsedfiberlaserscanbedividedaccordingtotheirpulseformingprinciplesItisaQ-switchedfiberlaser(pulsewidthisontheorderofns)andamode-lockedfiberlaser(pulsewidthisontheorderofpsorfs).
Предимства
Като представител на лазерната технология от трето поколение, фибролазерите имат следните предимства:
(1)Glassopticalfiberhaslowmanufacturingcost,maturetechnologyandTheadvantagesofminiaturizationandintensivenessbroughtaboutbytheflexibilityoftheopticalfiber;
(2)Theglassfiberdoesnotrequirethestrictphasematchingofthecrystaltotheincidentpumplight,whichisduetotheglassmatrixStarkThenon-uniformbroadeningcausedbysplittingcausestheabsorptionbandtobewider;
(3) Стъкленият материал има много ниско съотношение обем към площ, бързо разсейване и ниски загуби, така че ефективността на преобразуване е висока и прагът на лазера е нисък;
(4)Therearemanyoutputlaserwavelengths:thisisbecausetheenergylevelsofrareearthionsareveryrichandtherearemanykindsofrareearthions;
(5)Tunability:duetotheenergyofrareearthionsThegradewidthandthefluorescencespectrumoftheglassfiberarewider.
(6)Тъй като в лазера с резонансна кухина няма оптичен обектив, той има предимства без настройка, без поддръжка и висока стабилност, което е несравнимо с традиционните лазери.
(7)Thefiberexportmakesthelasercapableofvariousmulti-dimensionalandarbitraryspaceprocessingapplicationseasily,makingthedesignofthemechanicalsystemverysimple.
(8) Компетентен в тежка работна среда, с висока толерантност към прах, удар, удар, влажност и температура.
(9)Няма нужда от термоелектрическо охлаждане и водно охлаждане, а само обикновено въздушно охлаждане.
(10) Висока електрооптична ефективност: Цялостната електрооптична ефективност е 20%, което значително спестява консумация на енергия по време на работа и спестява оперативни разходи.
(11) Мощният, търговски фибролазер е шест киловата.
Приложения
1.Маркиране на приложения
Pulsefiberlasersareknownfortheirexcellentbeamquality,reliability,andthelongestMaintenance-freetime,thehighestoverallelectro-opticalconversionefficiency,pulserepetitionfrequency,thesmallestvolume,thesimplestandmostflexiblewaytousewithoutwatercooling,andthelowestoperatingcostmakeittheonlychoiceforhigh-speedandhigh-precisionlasermarking.
Asetoffiberlasermarkingsystemcanconsistofoneortwofiberlaserswithapowerof25W,oneortwoscanningheadstoguidelighttotheworkpieceandanindustrialcomputertocontrolthescanningheadcomposition.Thisdesignisupto4timesmoreefficientthansplittingthebeamwitha50Wlaserontotwoscanningheads.Themaximummarkingrangeofthesystemis175mm*295mm,thespotsizeis35um,andtheabsolutepositioningaccuracywithinthefullmarkingrangeis+/-100um.Thefocusspotcanbeassmallas15umataworkingdistanceof100um.
2.Прилагане на обработка на материали
Thematerialprocessingoffiberlaserisbasedontheheattreatmentprocessinwhichthepartwherethematerialabsorbsthelaserenergyisheated.Laserlightenergywithawavelengthofabout1umiseasilyabsorbedbymetal,plasticandceramicmaterials.
3. Приложение на огъване на материала
Fiberlaserformingorbendingisatechniqueusedtochangethecurvatureofmetalplatesorhardceramics.Concentratedheatingandrapidself-coolingleadtoplasticdeformationinthelaserheatingarea,permanentlychangingthecurvatureofthetargetworkpiece.Researchhasfoundthatthemicrobendingwithlaserprocessinghasfarhigherprecisionthanothermethods.Atthesametime,itisanidealmethodinmicroelectronicsmanufacturing.
4.Приложение на лазерно рязане
Asthepoweroffiberlaserscontinuestorise,fiberlaserscanbeappliedonalargescaleinindustrialcutting.Forexample:usingafastchoppingcontinuousfiberlasertomicro-cutstainlesssteelarterialtubes.Duetoitshighbeamquality,thefiberlasercanobtainaverysmallfocusdiameterandtheresultingsmallslitwidthisrefreshingthestandardofthemedicaldeviceindustry.