高功率激光器，什么是高功率激光器

激光器的能量密度有不同的等级的，例如一类激光器的肉眼直视是没有问题的，通常说的高功率的激光器都是应用在加工领域的激光器了，能量密度很大

工业高功率光纤激光器技术 高功率光纤激光器及其应用

工业高功率光纤激光器技术 高功率光纤激光器及其应用

工业高功率光纤激光器技术 高功率光纤激光器及其应用

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可以发射出频率高，稳定，颜色单一的激光的发生器

光纤激光器的进展

2002年南开大学了在掺Yb3 + 双包层光纤器中得到了脉宽4. 8ns 的自调Q 脉冲输出和混合调Q 双包层光纤激光中得到峰值功率大于8kW ,脉宽小于2ns 的脉冲输出。

光纤激光器的工作原理

光纤激光器的工作原理如下：

由泵浦源发出的泵浦光通过一面反射镜耦合进入增益介质中，由于增益介质为掺稀土元素光纤，因此泵浦光被吸收，吸收了光子能量的稀土离子发生能级跃迁并实现粒子数反转，反转后的粒子经过谐振腔，由激发态跃迁回基态，释放能量，并形成稳定的激光输出。

光纤激光器的工作原理主要基于光纤激光器的特殊结构。激光器是由工作物质、泵浦源和谐振腔三部分组成，具体作用如下：

1、增益光纤为产生光子的增益介质。

2、抽运光的作用是作为外部能量使增益介质达到粒子数反转，即泵浦源。

3、光学谐振腔由两个反射镜组成，作用是使光子得到反馈并在工作介质中得到放大。

扩展资料：

光纤激光器的特点：

1、光束质量好。

光纤的波导结构决定了光纤激光器易于获得单横模输出，且受外界因素影响很小，能够实现高亮度的激光输出。

2、高效率。

光纤激光器通过选择发射波长和掺杂稀土元素吸收特性相匹配的半导体激光器为泵浦源，可以实现很高的光一光转化效率。对于掺镱的高功率光纤激光器，一般选择5纳米或975纳米的半导体激光器，荧光寿命较长，能够有效储存能量以实现高功率运作。

3、散热特性好。

光纤激光器是采用细长的掺杂稀土元素光纤作为激光增益介质的，其表面积和体积比非常大，约为固体块状激光器的1000倍，在散热能力方面具有天然优势。

中低功率情况下无需对光纤进行特殊冷却，高功率情况下采用水冷散热，也可以有效避免固体激光器中常见的由于热效应引起的光束质量下降及效率下降。

4、结构紧凑，可靠性高。

由于光纤激光器采用细小而柔软的光纤作为激光增益介质，有利于压缩体积、节约成本。

泵浦源也是采用体积小、易于模块化的半导体激光器，商业化产品一般可带尾纤输出，结合光纤布拉格光栅等光纤化的器件，只要将这些器件相互熔接即可实现全光纤化，对环境扰动免疫能力高，具有很高的稳定性，可节省维护时间和费用。

参考资料来源：

高功率光纤激光器的相干组束设计的应用前景

包括但不限于：

1、工业制造：高功率光纤激光器可以用于材料切割、焊接和打孔等工艺，其相干组束设计可以提高加工精度和效率。

2、医疗保健：高功率光纤激光器可用于医学手术、皮肤修复和治疗等方面，其相干组束设计可以减小患者受到的创伤和疼痛。

3、通信技术：高功率光纤激光器可以用于数据传输和光通信网络，其相干组束设计可以提高传输距离和数据传输速度。

4、科学研究：高功率光纤激光器可以用于物理实验和科研探索，其相干组束设计可以提高实验精度和测量准确度。

光纤激光器原理光纤激光器优势分析

光纤激光器应用范围非常广泛，包括激光光纤通讯、激光空间远距通讯、工业造船、汽车制造、激光雕刻激光打标激光切割、军事国防安全、医疗器械仪器设备、大型基础建设，作为其他激光器的泵浦源等等。光纤激光器是什么原理构成的呢？我们马上来了解看看吧。

【光纤激光器原理】

光纤是以SiO2为基质材料拉成的玻璃实体纤维，其导光原理是利用光的全反射原理，即当光以大于临界角的角度由折射率大的光密介质入射到折射率小的光疏介质时，将发生全反射，入射光全部反射到折射率大的光密介质，折射率小的光疏介质内将没有光透过。普通光纤一般由中心高折射率玻璃芯、中间低折射率硅玻璃包层和外部的加强树脂涂层组成。光纤按传播光波模式可分为单模光纤和多模光纤。单模光纤的芯径较小，只能传播一种模式的光，其模间色散较小。多模光纤的芯径较粗，可传播多种模式的光，但其模间色散较大。按折射率分布的情况化分，可分为阶跃折射率（SI）光纤和渐变折射率（GI）光纤。

以稀土掺杂光纤激光器为例，掺有稀土离子的光纤芯作为增益介质，掺杂光纤固定在两个反射镜间构成谐振腔，泵浦光从M1入射到光纤中，从M2输出激光。当泵浦光通过光纤时，光纤中的稀土离子吸收泵浦光，其电子被激励到较高的激发能级上，实现了离子数反转。反转后的粒子以辐射形成从高能级转移到基态，输出激光。

【光纤激光器作为第三代激光技术的代表，具有以下优势】

（1）玻璃光纤制造成本低、技术成熟及其光纤的可饶性所带来的小型化、集约化优势；

（2）玻璃光纤对入射泵浦光不需要像晶体那样的严格的相位匹配，

（3）玻璃材料具有极低的体积面积比，散热快、损耗低，所以转换效率较高，

（4）输出激光波长多：这是因为稀土离子能级非常丰富及其稀土离子种类之多；

（5）可调谐性：由于稀土离子能级宽和玻璃光纤的荧光谱较宽

（6）由于光纤激光器的谐振腔内无光学镜片，具有免调节、免维护、高稳定性的优点，这是传统激光器无法比拟的。

（7）光纤导出，使得激光器能轻易胜任各种任意空间加工应用，使机械系统的设计变得非常简单。

（8）胜任恶劣的工作环境，对灰尘、震荡、冲击、湿度、温度具有很高的容忍度。

（9）不需热电制冷和水冷，只需简单的风冷

（10）高的电光效率：综合电光效率高达20%以上，大幅度节约工作时的耗电，节约运行成本。

（11）高功率,商用化的光纤激光器是六千瓦。

高功率光纤激光器解析？

所谓高功率光纤激光器，是相对于光纤通讯中作为载波的低功率光纤激光器而言（功率为mW级），是定位于机械加工、激光医疗、汽车制造和军事等行业的高强度光源。高功率光纤激光器巧妙地把光纤技术与激光原理有机地融为一体，铸造了21世纪和犀利的激光器。即使是在激光技术发达的，光纤激光器也是尖端、神秘和充满的代名词。 一、光纤技术 光纤激光器的特点就是一根光纤穿到底，整台机器高度实现光纤一体化。而那些只在外部导光部分采用光纤传输或者LD泵浦源采用尾纤来耦合的激光器都不是真正意义上的光纤激光器。 光纤是以SiO2为基质材料拉成的玻璃实体纤维，主要广泛应用于光纤通讯，其导光原理就是光的全反射机理。普通光纤一般由中心高折射率玻璃芯(芯径一般为9-62.5μm) 、中间低折射率硅玻璃包层 (芯径一般为125μm) 和外部的加强树脂涂层组成。光纤可分为单模光纤和多模光纤。单模光纤：中心玻璃芯较细(直径9μm+0.5μm)，只能传一种模式的光，其模间色散很小，具有自选模和限模的功能。多模光纤：中心玻璃芯较粗 (50μm+1μm)，可传多种模式的光，但其模间色散较大，传输的光不纯。

光纤激光器是什么光纤激光器优点

光纤激光器应用范围非常广泛，包括激光光纤通讯、激光空间远距通讯、工业造船、汽车制造、激光雕刻激光打标激光切割、印刷制辊、金属非金属钻孔、军事国防安全、医疗器械仪器设备、大型基础建设，作为其他激光器的泵浦源等等。那么光纤激光器优点有哪些，大家知道吗？

首先我们来看看什么是光纤激光器

光纤激光器（FiberLaser）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。

【光纤激光器优点有哪些】

1、成本低且呈继续下降趋势

光纤激光器的增益介质为玻璃光纤，而玻璃光纤的制造成本很低，且玻璃光纤的技术已经很成熟。除了增益介质，另一个光纤激光器成本的主要成分是其泵浦，随着光通信技术的发展和市场容量的迅速扩大，光纤激光器的半导体泵浦呈现出降低的趋势。因此，低成本是光纤激光器的显著优点之一。

光纤激光器优点

2、可具有更高的功率

激光器的功率主要限制因素之一在于散热性能，因为光纤激光器是采用光纤作增益介质，这使其在相同体积下有更大的表面积，这也使得光路散热性能十分，这也意味着可承受的激光功率更高。而其他种类的激光器在考虑增加激光功率的时候，还在增益介质的散热问题上花尽心机，该特点是光纤激光器所的。

3、光纤路免维护

光纤激光器的光路主要是由玻璃光纤和其它光纤元件组成，而光纤和光纤元件之间是通过光纤熔接技术连接，这使得激光器光路一旦完成便是一个整体。而在实践中已经被证明这样的结构可以长时间稳定地工作，无需维护，这与气体或其他固体激光器的频繁需维修性对比起来十分。但它并不像半导体激光器那样不可维修，它整个光路维护维修也是可作的。

4、对环境适应性优越

光纤和光纤元件之间是通过光纤熔接技术连接，使得整个光路完全封闭在光纤波导中，这意味着很容易实现与外界隔离，这使得激光器可远离出光点，可将激光引入到以前很难到达的地方，可非常容易移动和改变出光点，且光纤很细小且柔性强，这样以来输出光可穿过狭小的缝隙或沿细小的管道进行远距离传输。同时凭借光纤的优点，光纤激光器可以胜任任何恶劣的工作环境，对灰尘、震荡、冲击、湿度、温度具有很高的容忍度。

2、高功率光纤激光器为什么采用包层泵浦技术？不规则外包层形状的好处？

低功率的光纤激光器一般使用单模光纤做增益介质,耦合效率极低,很难得到高功率的光纤激光。而通过包层泵浦技术：使用双包层光纤,泵浦光在内包层和外包层之间传输，有源纤段的吸收效率与内包层的几何形状以及纤芯在包层中的位置有关。典型的内包层结构有方形、矩形、圆形、D形、梅花形以及偏心结构等。同心圆形结构的吸收效率,而非圆形的内包层结构对泵浦光的吸收效率很高,理想情况可达到，这就为高功率光纤激光器的产生带来了可能。