光纖激光器是指用摻稀土元素玻璃光纖作為(wei) 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(nei) 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(構成諧振腔)便可形成激光振蕩輸出。
激光器也有單模和多模的區分。光纖激光器應用範圍非常廣泛,包括激光光纖通訊、激光空間遠距通訊、工業(ye) 造船、汽車製造、激光雕刻激光打標激光切割、印刷製輥、金屬非金屬鑽孔/切割/焊接(銅焊、淬水、包層以及深度焊接)、軍(jun) 事國防安全、醫療器械儀(yi) 器設備、大型基礎建設,作為(wei) 其他激光器的泵浦源等。
眾(zhong) 所周知,光纖激光器所激發光束的能量分布近似於(yu) “高斯分布”。光纖激光器是由泵浦源、多模耦合器 (合束器)、光纖光柵、有源光纖、光束校準輸出模塊以及無源光纖(能量輸出光纖)等組成。
當激光器內(nei) 部隻有一個(ge) 泵浦模塊時,就稱之為(wei) 單模激光器,而多個(ge) 泵浦模塊組合在一起,通過合束器讓多束泵浦光進入有源光纖中,這樣可以得到更高功率的光束,這種多模塊組合的激光器就是多模激光器。主流的光纖激光器產(chan) 品中,單模激光器大都為(wei) 中小功率,而高功率產(chan) 品則多是多模激光器。
單模的纖芯比較細,發出的是典型的高斯光束,能量非常集中,類似陡峭的山峰,光束質量也要優(you) 於(yu) 多模;多模相當於(yu) 是多束高斯光束的組合,所以能量分布近似一個(ge) 倒扣的杯子,比較平均,當然光束質量較單模也要差一些。
根據不同的特性表現,單模和多模在具體(ti) 應用方向也有所不同。比如,在1mm及以下不鏽鋼/碳鋼薄板的切割中,單模的加工效率明顯優(you) 於(yu) 多模(單模快15%-20%),且切割質量相近;而在2mm及以上的厚板切割中,無論是質量還是效率,高功率的多模激光器都表現更好。
應用於(yu) 激光焊接領域,熱傳(chuan) 導焊中,單模激光器可以得到更加均勻平滑的焊縫,所以一些薄材的焊接都采用單模激光器,比如軟包動力電池成組時極耳的疊焊;而在深熔焊中,多模激光器能得到深寬比更優(you) 的焊縫,例如方形動力電池組Bus-Bar的焊接。
特別注意的是,激光器的單模和多模是選擇光纖激光器的一個(ge) 重要依據。光纖激光器以其高電光轉換效率、高穩定性、高光束質量和低使用成本等優(you) 點,在激光加工領域正越來越受市場歡迎,且作為(wei) 一種極優(you) 質的光源,近年來成本也在不斷下降,所以傳(chuan) 統的固體(ti) 及氣體(ti) 激光器市場都在不斷被光纖激光器所代替。
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