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2015光纖激光器技術發展趨勢分析
2015/3/24 8:32:26 來源:中國產業發展研究網 【字體:大 中 小】【收藏本頁】【打印】【關閉】
核心提示: 光纖激光器具有諸多好處,例如長壽命、低復雜度、降低運行成本以及維護要求低。如今,可以在繁多的基于光纖的產品中,找到功率量級與過去采用二氧化碳激光器的應用需求光纖激光器具有諸多好處,例如長壽命、低復雜度、降低運行成本以及維護要求低。如今,可以在繁多的基于光纖的產品中,找到功率量級與過去采用二氧化碳激光器的應用需求相匹配的光纖激光器。
光纖激光器最早于1961年歸功于EliasSnitzer,并于1962年由美國通用電氣公司(GE)和美國國際商用機器公司(IBM)的兩個小組,首次演示驗證了從半導體二極管發射相干光(首臺二極管激光器)。從此以后,光纖激光器技術的功率量級得以極大提高,達到了成熟的、“歷史性的”二氧化碳激光器技術的水平。正是在這50千瓦平均功率的量級上,技術方面的差異引出最清晰的焦點:一個50千瓦的二氧化碳激光器占據了一間小房子的空間,而一個50千瓦光纖激光器僅占用接近一個大的冷凍柜空間。
光纖激光器的其他各項好處,例如使用方便、結構組成簡單、接近零維護、轉換效率高以及運行成本低等,已被廣泛接受。因為一些用戶會更喜歡與熟悉的產品和技術,因為一些用戶寧可一直采用已熟悉的產品和技術,以及保持與激光器供應商之間已建立關系,目前采用的二氧化碳技術始終難以被取代。
光纖激光器結構
光纖激光器包括一系列物理性拼接在一起的光纖構件,使激光束不離開光纖組成的光纜,直至激光束從聚焦于工件的光纖顯現。當這種工程方法與使用單發射泵二極管相結合時,其結果是可獲得最強大和持續時間最長的激光工具。單發射泵二極管的平均故障間隔時間(MTBF)壽命達到30萬小時。雖然這是以可靠的統計數據為基礎,但這些數值實在太高,有些激光器用戶難以置信。或許,給予這些典型電信壽命時間數值的可信度缺乏,至少部分地是因為與采用二極管條或者二極管堆棧作泵有關的壽命時間問題。就在光纖激光器問世之前,許多以二極管條、特別是二極管堆棧作泵的固態(DPSS)激光器,其可靠性聲譽相當差。
光纖激光器技術面臨著許多挑戰:對背向反射的敏感性;隨著時間推移,神秘光子暗化效應或者光纖退化;以及最近認知的,切割厚度大于15毫米的材料時,各種紅外(IR)固態激光器(盤和光纖兩者),與二氧化碳激光器之間的差異。雖然對于解決這些問題的完整解釋超出了本文的范疇,但所有這些問題現在已經得到解決。
低功率光纖激光器的發展
由于在譜系高低功耗兩端的大批量銷售,已經實現了垂直整合所取得的規模經濟。在低功率的檔次上,低功率光纖激光器的銷量已使閃光燈泵激光打標機的銷量黯然失色。已經售出了數以萬計的這種低功率裝置,幾乎每一個標識系統制造商在其產品陣容都有一個基于光纖激光器的打標機。
已有必要在對光纖激光器科學的深入理解基礎上,覆蓋整個激光器功率范圍,嚴格控制各個光纖激光器系統中每一個基于光纖組件的技術指標。這已導致構建一個能夠加以混合和匹配,形成廣泛激光器系列的光纖組件的大型“工具箱”。對超短脈沖激光器業界正在生產和使用的光纖激光器產品系列的簡要考查說明了這一點。
在低平均功率領域里,這項可擴展模塊化技術走向何方?答案是,在許多不同的方向。在產品范疇的低功率端,我們將介紹一部分,但并非所有的方向。
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