大功率光纤激光器的优势|应用
目前大功率激光器的应用越来越广泛,其中尤以大功率光纤激光器Z为突出,并且光纤激光器在加工领域有取代传统的YAG、CO2激光器的趋势。目前成功商用化的大功率光纤激光器功率可达千瓦甚至万瓦的数量级。
大功率光纤激光器的优势
与同等功率水平的传统固体激光器或气体激光器相比,大功率光纤激光器无论在光束质量、工作效率、结构体积和系统维护等方面,均占有明显的优势,具体表现在:
1、由于双包层光纤独特的波导结构,使得输出激光具有光斑小、亮度高、接近衍射极限的光束质量。
2、光纤的损伤阈值高(一般为1.5W/μm2),易于达到高功率,转换效率高,通过选择不同的稀土掺杂光纤或不同反射特性的光纤光栅,可以得到很宽工作波长范围的光纤激光器。
3、由于表面积与活性介质体积比高,其散热性能好,不需要特殊制冷。百瓦量级的光纤激光器采用简单的风冷即可。
4、结构简单、体积小、重量轻、性能稳定、可靠性好,对灰尘、震荡、冲击、湿度等具有很高的容忍度,使用灵活方便。
5、造价不断降低。
大功率光纤激光器的应用
大功率光纤激光器凭借其一系列优点,以及可达几十千瓦的输出功率,使其应用范围逐渐从光通信领域扩展到工业加工、材料处理、生物医学、国防等越来越广泛的领域中。
大功率光纤激光器应用于通讯领域:
在通讯领域,应用Z多而且对光纤激光器推动Zda的就是全光通讯网络。掺铒光纤激光器提供的1.3μm和1.55μm波段的激光,处于光通讯的两个低损耗窗口上。双包层掺镱光纤激光器的出现,解决了拉曼光纤放大器的泵浦源问题,这种拉曼光纤放大器可以工作在光通信窗口的任意波长处,并对光信号进行在线放大,是长距离、超长距离通信实现信号放大的理想选择。大功率光纤激光器另一个发展方向是将其应用到光孤子通讯和空间通讯领域,实现远距离、无差错通信。
大功率光纤激光器应用于工业加工:
在工业加工方面,激光加工技术是利用激光与物质相互作用的特性对材料进行切割、焊接、表面处理、打孔及微加工等的一门加工技术,它是大功率光纤激光器市场前景Z广阔的应用领域。与机械加工相比,激光加工具有加工对象广、非接触加工、公害小、速度快、可自动控制等优点。
与传统高功率激光器相比,工作波长在1060~1200nm范围内的掺镱大功率光纤激光器,具有转换效率高、光束质量好、维护周期长、运行费用低等优点,其极高的效率和功率在材料加工方面可与传统的YAG激光器相媲美。
在激光打标领域,由于光纤激光器具有高的光束质量和定位精度,集成电路制造商开始用光纤激光打标系统取代效率不高的cq激光和闪光灯泵浦的Nd:YAG脉冲激光打标系统,在半导体芯片和包装上制作小铭牌,它也常用于在塑料和金属上打标;在焊接领域,激光软焊和烧结所需的功率为50-500W,金属焊接和硬焊为5-20kW,大功率光纤激光器完全能够满足要求。2008年,德国宝马汽车公司从IPG公司订购了16台千瓦级连续光纤激光器用于车门焊接生产线。
大功率光纤激光器应用于国防领域:
在国防方面,功率高、光束质量好的激光武器一直是军事领域研究的ZD,大功率光纤激光器以其亮度高、照射面积小、体积小、使用灵活方便等优点越来越受到重视。作为攻击武器,大功率光纤激光器的输出能量高度集中,光功率密度可达到MW/cm2量级,足以摧毁任何坚固的目标。它以300000km/s的速度在空气中传播,瞄准目标时不需计算提前量,且射击时没有后坐力,可随机变换射击方向,精确打击目标的要害部位。而作为防御武器,美国军方使用IPG公司生产的2000W多模光纤激光器,在阿富汗恶劣环境下成功执行了扫雷任务。
大功率光纤激光器应用于YL领域:
在YL方面,光纤激光器用作止血和手术刀已出现在许多内外科手术中,并逐渐被广大医学工作者认同。
大功率光纤激光器的引进,使组织脱落和光致凝结手术的时间大大缩短。在眼科手术中,连续掺铥光纤激光器能使角膜成形手术成功率更高,同时还可以ZL远视、近视等眼科疾病。在心血管手术中,利用光纤的柔韧性和光纤激光器光束质量好,可以使光纤进入人体内排除肿瘤和各种淤积物。在整形美容手术中,2μm波长光纤激光器在ZL皮肤癌和去纹身方面已取得了良好效果。
另外,功率超过几瓦的掺铥光纤激光器则在显微外科手术中扮演了十分重要的角色,它能为外科手术提供较大的高能辐射,同时在红外保健方面也有着应用空间。
大功率光纤激光器应用于石油矿产领域:
在石油矿产领域,大功率光纤激光器能够通过光纤向井下提供所需要的能量,在建井和完井作业中出色的发挥作用。与常规工业激光器相比,它的工作效率更高,光束质量更好,机动性更强,在使用寿命期间基本上不用维修。将其代替常规的射孔弹,能够降低或消除射孔损害并显著提高产量和总体经济回报。
2003年开始,美国天然气技术研究所(GTI)应用5.34kW大功率光纤激光器进行了井下射孔应用研究。试验表明,对光束质量进行更好的控制,则激光器能够破碎任何岩石,而大功率光纤激光器将在此领域体现出其应用优势。
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- 光纤激光器应用
- 光纤激光器在通信、军事、医疗和光信息处理等领域都将有广阔的应用前景。特别是在光通信领域,随着光波分复用和光时分复用技术的发展,光纤激光器将能很好地满足通信系统对光源的更高要求。
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- 光纤激光器优点
- 光纤激光器一直是激光范畴内备受关注与重视的焦点。光纤激光器跟气体激光器比较起来有着尤为明显的优势。主要优势有易操作、运作成本低、质量优良、重量轻便、体积精小等。
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- 光纤激光器的分类
- 光纤激光器是一种以光纤放大器的结构为基础发明出来的,将掺稀土元素玻璃光纤当做增益介质的激光器。与其他激光器相比,在技术特性方面具有无可比拟的优越性,因而在各方面都得到了极其广泛的应用。
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