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光纤激光器概述及应用领域-金属激光切割机
日期:2012年01月11日 访问: 编辑:佚名 来源:www4288com新萄京赌场

  我国的光纤激光器的应用和产业化发展也很快。尤其是国家提出要加快培育和发展战略性新兴产业的决定,更加有力地提升了光纤激光器技术的产业发展。西安光机所研制出全光纤激光器,输出功率达到1000 W,并对功率合成技术有了较大的发展 ;武汉瑞科企业生产了新的15W 和30W脉冲光纤激光器特别适合于高速打标、硅片划线等工艺;南开大学,华南理工大学都进行了掺Er3+光纤的研究,取得长足的进展;上海团结普瑞玛企业的OLPC1530平面激光切割机,已经在航天、汽车、电器兵器工业、包装印刷等不同领域应用 。

  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企业,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 企业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企业推出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企业生产的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。

  人眼安全波长的高功率光纤激光器的发展也很快,主要以掺Tm”和掺Ho”离子为主,它们的激光波长范围在1.5-1.6μm和2.0μm附近。采用掺Nd3+YAG激光器的1.06μm泵浦掺Tm3+的石英光纤, 已经实现了2.038μm激光输出。美国NP Photonics企业在掺Tm 的锗酸盐玻璃中泵浦出1.7-2.017μm的激光,美国的Norhtrop Grumman利用合成组束方法,在掺Tm3+光纤激光器中输出了608W的2.04μm的激光。人们应用Tm3+,Ho3+和Er3+共掺方法,实现了中红外波段的激光输出,其波长范围为2.0-2.8μm。但是,对于发射3.0-3.5μm的中红外光纤激光器的研究还处于探索中,只有低温下才能实现激光输出。

  除了应用掺杂稀土材料制造激光介质之外,人们已经开始运用过渡金属离子研制光纤激光器。俄罗斯科学院,日本大阪大学都对掺Bi2+离子激光器特性进行了研究。并制备出1.1-1.5μm的光纤激光器,而且对于其它过渡族金属离子的激光器特性也进行了实验,例如Ni2+,Cr4+等元素也都受到了研究者的重视。

  德国弗劳恩霍夫激光技术研究所制造出了平均功率400W的飞秒光纤激光器,创下了光纤飞秒激光输出功率的新记录。但是,对于峰值功率已经达到太瓦和拍瓦的飞秒光纤激光器,还不能达到完美实用化的要求,尤其是要增大它的有效模面积、增加介质掺杂浓度和耦合效率,进一步提高它的性能参数,以加快其实用化进程。

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