光纖激光器在金屬雕刻方面的應用Presentation光纖激光器優勢

光纖激光器簡述

光纖激光器原理特征

光纖激光器的應用1234核心內容在科學技術迅猛發展的今天，人們對各種產品的要求越來越高，從而促使產品更新換代的速度也越來越快。在許多生產加工領域，激光作為一種特殊的能源和工具，能實現以往難以實現的目標。由于激光的高方向性，高單色性，高相干性等優點，使激光的應用得到了廣泛的發展。

激光應用優勢及特點簡述光纖激光器

光纖激光器是指用摻稀土元素玻璃光纖作為增益介質的激光器，光纖激光器可在光纖放大器的基礎上開發出來：在泵浦光的作用下光纖內極易形成高功率密度，造成激光工作物質的激光能級“粒子數反轉”，當適當加入正反饋回路便可形成激光振蕩輸出。光纖激光器應用范圍非常廣泛，包括激光光纖通訊、激光空間遠距通訊、工業造船、汽車制造、激光雕刻、軍事國防安全、醫療器械儀器設備、大型基礎建設，作為其他激光器的泵浦源等等。金屬激光鐳射雕刻機圖例由于光纖激光器采用的工作介質具有光纖的形式，其特性要受到光纖渡導性質的影響。進入到光纖中的泵浦光一般具有多個模式，而信號光電可能具有多個模式，不同的泵浦模式對不同的信號模式產生不同的影響，使得光纖激光器和放大器的分析比較復雜，在很多情況下難以得到解析解，不得不借助于數值計算。光纖中的摻雜分布對光纖激光器也產生很大的影響，為了使介質具有增益特性，將工作離子（即雜質）摻雜進光纖。一般情況下，工作離子在纖芯中均勻分布．但不同模式的泵浦光在光纖中的分布是非均勻的。因而，為了提高泵浦效率，應該盡量使離子分布和泵浦能量的分布相重合。在對光纖激光器進行分析時，除了基于前面討論的激光器的一般原理，還要考慮其自身特點，引入不同的模型和采用特殊的分析方法，以達到最好的分析效果。

和傳統的固體、氣體激光器一樣，光纖激光器也是由泵浦源、增益介質、諧振腔三個基本要素組成。泵浦源一般采用高功率半導體激光器，增益介質為稀土摻雜光纖或普通非線性光纖，諧振腔可以由光纖光柵等光學反饋元件構成各種直線型諧振腔，也可以用耦合器構成各種環形諧振腔。泵浦光經適當的光學系統耦合進入增益光纖，增益光纖在吸收泵浦光后形成粒子數反轉或非線性增益并產生白發輻射。所產生的白發輻射光經受激放大和諧振腔的選模作用后，最終形成穩定激光輸出。光纖激光器原理特征

半導體器

……光纖激光器

器件與光纖的耦合損耗大

轉換效率高，激光閾值低等第三代激光技術的代表光纖激光器的優勢

光纖激光器具有波導式的結構，可以在光纖纖芯中產生較高的功率密度。它所基于的硅光纖的工藝現在已經非常成熟，因此可以制作出高精度，低損耗的光纖。如果光纖的選擇使泵浦和信號波長均運行于單模工作狀態，則泵浦和信號光場之間的重合性非常好。由于光纖的幾何特點，使得這種結構具有較高的面積一體積比，因而其散熱效果很好。以上這些特點就決定了硅為基質的光纖激光器可以在較低的功率泵浦下工作在連續的輸出狀態，而其它塊狀玻璃介質的激光器一般僅能工作在脈沖狀態，常需要相當高的泵浦能量以獲得激光輸出。

光纖激光器的優勢由于稀土離子能級寬和玻璃光纖的熒光譜較寬，光纖激光器的可調諧性強。能勝任惡劣的工作環境，對灰塵、震蕩、沖擊、濕度、溫度具有很高的容忍度。且具有高的電光效率，能夠綜合電光效率高達20%以上，大幅度節約工作時的耗電，節約運行成本。由于光纖激光器的諧振腔內無光學鏡片，具有免調節、免維護、高穩定性的優點，這是傳統激光器無法比擬的。因其稀土離子能級非常豐富及其稀土離子種類之多輸出激光波長多。光纖激光器可以提供許多輸出波長，其中某些波長對于光通信是非常重要的。輸出光波長由摻雜到纖芯中的稀土元素離子所決定。在光譜段上1．33f4m和1．55flm波長的輸出是最重要的，因為它們對應于光通信的兩個低損耗窗口。1．55捍m的輸出操作可以利用半導體器件作為泵浦源，因此意味著用較低的成本即可實現有價值的激光輸出。目前，利用光纖激光器得到了2—3捍m范圍內的激光譜線輸出，這個波段的輸出在更低損耗的中紅外通信中有著潛在的應用價值激光金屬雕刻

光纖激光器在金屬雕刻方面的應用

淺雕

深雕

光纖激光器在金屬雕刻方面的應用

金屬雕刻是激光打標領域的一項典型應用，即用激光光束將特定部分的金屬材料去除，從而實現想要達到的效果或標識。在金屬雕刻應用中，激光光束就像雕刻時使用的鑿刀，將多余的金屬材料鑿掉。激光金屬雕刻分為淺雕和深雕兩種。通常淺雕的雕刻深度為5～25祄；深雕的深度一般較深，具體深度取決于不同的材料、所用激光的功率以及雕刻的時間。深雕主要用于雕刻磨具、印章等。一般來講，雕刻深度與被雕刻材料對激光的吸收情況、激光的功率以及激光在被雕刻材料上的作用時間等因素有關。深雕通常需要較長的作用時間。在各種金塑材料的表面，都可以進行深雕和淺雕，比如雕刻標識碼、公司商標以及更加復雜的圖像等。激光金屬深雕的優點光纖激光器在金屬雕刻方面較傳統的機械式金屬雕刻具有很多優點。其中最大的優點是激光雕刻無需與被雕刻的工件接觸，因此省去了許多夾具和刀具。另外激光雕刻的高精度特性，也特別適用于復雜圖形的加工。光纖激光器是過去5年中發展起來的一項新技術，具有可靠高、免維護以及光斑模式好等特點，已經在雕刻領域獲得了廣泛應用。與其他類型的激光器相比，光纖激光器由于具備脈寬短、重復頻率高、峰值功率大等優點，在雕刻加工時，大大減少了熱效應帶來的負面影響，使得加工品質更加卓越，加工效率也大大提高。激光金屬雕刻應用

激光雕刻是利用高能量密度的激光束在物體表面制作永久性的圖案。激光雕刻系統是集激光、光學、機械、電子和計算機等技術為一體的光電機一體化設備。激光雕刻加工就是將高能量的激光束，投射到材料表面，利用激光產生的熱效應，在材料表面產生清晰圖案的激光加工過程，它是激光加工方式中的一種。一般說來，激光雕刻加工按加工效果一般分為如下三種：激光雕刻線條加工