光纤激光器的设计及应用

光纤激光器的设计及应用25年，确保只要通信技术安装之年代末200W的低功率单模系统正在微处理标辟了新的天地。GSI推出的商业产品系列的输出功率高达200W2IPG的产品输出功率则小于10kWIMRASpectraPhysicsSynchronousIncOptigainInc等制造商主要经营低功率和短脉冲领域。显和灯泵浦Nd:YAG技术竞争。本文将重光纤激光器设计高功率光纤激光器小巧可靠，在光束质量和功率转换效率（约20％）Nd:YAG激光。光纤激光器含有一个长光纤激光器腔（约米，沿整个长度方向分配泵浦能量。高效率1550nm与1060nmEr或Yb1550nm输出时可实现更高的效率。横电磁模分布由纤芯的导波特性控制。宽度为数十微米式。1是我们设计的此类光纤激光器腔的示意图。输出光纤采用直径低于10构旨在能够在水冷散热片构造中产生高达500W35℃情况下采用强制空气冷却产生高达120W900～980nm工作条件下的平均无故障时间已经超过50万小时。结合适当冗余MTBF10万小时的此类泵浦源都能够用于构建输出功率达到数百瓦的光纤激光器。应用于显微机械加工对于需要优异模质量和高聚焦性能来实现小形体尺寸的显微Nd:YAG1微IR医疗行业是激光微切割最重要的应用领域之一，光纤激光正在逐步替代脉冲灯泵Nd:YAG激光。由于以下两个基本原因，医疗设备一般很小：一是它们通常需要安装到狭小区域；二是其制作材料昂贵，减少尺寸也就是降低成本。能够在仅有几微米区域工作的激光器是精巧、昂贵设备的理想解决方案。医疗设备行业对微切割需求最强烈的应用可能是支架切割。支架是一种永久插入动脉的纤细、格状金属管。其有助于扩张动脉，疏通血流。这种插入到患病冠状动脉中的圆柱形金属支架，能使血液恢复充分流通。支架所用材料包括316L（形状记忆合金。管的典型直径为1～10毫米，壁厚约100微米。关键是切口宽度要小（20～30微米，这就要求光纤激光器需提供较高的光束质量与激光功率稳定性。激光切割必须具有较高的表面质量，较小的热影响区域，而且无残渣。图2SEM100W（<5微米的无残渣切割（20微米切割厚度为0.5316L5米／分钟。图3是氧气和氮气之间的不锈钢切割速度对比图。相关切割数据来自GSI100W光纤激光器也是SMT模板制作的理想选择。可以在厚度为250～500微米的不锈钢中制作各种形状的精密轮廓。除了适用于黑色金属和非金属薄片，光纤激光器在切割厚的多晶硅（硅片）方面也颇具优势。多晶硅材料非常脆，在激光切割过程中极易破裂。迄今，脉冲灯泵Nd:YAG已经成功用于切割此类材料。最初采用单模100W光纤激光器在GSI上进行的切割实验在切割速度、切割边角质量和细裂纹（长度约10～15微米）方面取得了非常令人振奋的成果。这和采用脉冲Nd:YAG激光源十分接近，只是因为条纹比Nd:YAG激光器差几个数量级，从而在边缘质量方面仅稍逊一些。应用于微焊接GSIInconel铜合金、不锈钢以及钛合金等。利用CW1Nd:YAG冲（脉冲成形）中时间能量变化的正确成形，可以实现各种材料的高质量焊接，其中包括铝合金、铜合金以及异金属材料等高反射比材料。由于具有很高的光束质量和小光点直径，单模光纤激光器非常适合微切割。但是由于目前其脉冲能量和峰值功率较低，而且脉冲宽度很窄，因此此类激光并非微焊接应用的首选。应用于宏观机械加工Nd:YAG显然，此类激光能够实现极高的焊接速度以及深度穿透力。但是，解决利用小光点直径和高光束质量焊接厚板材时存在的问题仍然有待进一步改进，如：部件装配，更重要的是深度穿