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LD泵浦新型全固态YbYAB激光器的研究

光纤激光器原理

光纤激光器原理 光纤激光器主要由泵浦源,耦合器,掺稀土元素光纤,谐振腔等部件构成。泵浦源由一个或多个大功率激光二极管阵列构成,其发出的泵浦光经特殊的泵浦结构耦合入作为增益介质的掺稀土元素光纤,泵浦波长上的光子被掺杂光纤介质吸收,形成粒子数反转,受激发射的光波经谐振腔镜的反馈和振荡形成激光输出。 光纤激光器特点 光纤激光器以光纤作为波导介质,耦合效率高,易形成高功率密度,散热效果好,无需庞大的制冷系统,具有高转换效率,低阈值, 光纤激光器原理图1: 峰值功率:脉冲激光器,顾名思义,它输出的激光是一个一个脉

冲,每单个脉冲有一个持续时间,比如说10 ns(纳秒),一般称作单个脉冲宽度,或单个脉冲持续时间,我们用t 表示。这种激光器可以发出一连串脉冲,比如,1 秒钟发出10 个脉冲,或者有的就发出一个脉冲。这时,我们就说脉冲重复(频)率前者为10,后者为1,那么,1 秒钟发出10 个脉冲,它的脉冲重复周期为0.1 秒,而1 秒钟发出1 个脉冲,那么,它的脉冲重复周期为1 秒,我们用T 表示这个脉冲重复周期。 如果单个脉冲的能量为E,那么E/T 称作脉冲激光器的平均功率,这是在一个周期内的平均值。例如, E = 50 mJ(毫焦),T = 0.1 秒,那么,平均功率P平均= 50 mJ/0.1 s = 500 mW。 如果用 E 除以t,即有激光输出的这段时间内的功率,一般称作峰值功率(peak power),例如,在前面的例子中E = 50 mJ, t = 10 ns, P峰值= 50 ×10^(-3)/[10×10^(-9)] = 5×10^6 W = 5 MW(兆瓦),由于脉冲宽度t 很小,它的峰值功率很大。 脉冲能量E=1mj 脉宽t=100ns 重复频率20-80K 脉冲持续时间T=1s/2k=?秒 平均功率P=E/T=0.001J/0.00005s=20W P峰值功率=E/t 激光的分类: 激光按波段分,可分为可见光、红外、紫外、X光、多波长可调谐,目前工业用红外及紫外激光。例如CO2激光器10.64um红外

泵浦激光器的驱动技术

模块化掺饵光纤宽带光源驱动电路设计 李栋李流超黎志刚 中国电子科技集团公司第三十四研究所,广西桂林541004 摘要:为了提高模块化宽带光源的稳定性,采用自动温度控制ATC电路和自动功率控制APC 电路驱动泵浦激光器。实验结果表明,光源驱动电路可靠,输出光谱和光功率稳定,达到了预定的技术指标要求。该电路集成度高、体积小,能够满足宽带光源模块化需求。 关键词:掺饵光纤;宽带光源模块;泵浦激光器;驱动;功率控制; 1、引言 掺饵光纤宽带光源是一种相干性低的光源,具有输出功率高、光谱宽、温度稳定性高、使用寿命长等特点。由于这些特点,掺饵光纤宽带光源广泛应用在光通信、光纤传感、光器件测试及光谱分析等领域。随着超高速、大容量光纤通信系统和光传感系统的发展,对宽带光源在功率、带宽、稳定性及体积方面提出了更高的要求。泵浦激光器的驱动电路作为宽带光源的一个组成部分,电路的稳定性将直接影响掺饵光纤宽带光源的光谱输出质量。近年来,高稳定的模块化掺饵光纤宽带光源是一个研究热点。 本文将针对高稳定的模块化掺饵光纤宽带光源中的泵浦激光器的驱动电路展开设计,通过采用高集成度的自动温度控制ATC电路和自动功率控制APC电路,对泵浦激光器进行驱动,实现了光源光谱宽度和功率的高稳定输出。该设计电路具有体积小,稳定性高等特点,对研制模块化宽带光源具有一定指导和参考意义。 2、模块化掺饵光纤宽带光源驱动电路设计 2.1驱动电路总体设计 掺饵光纤宽带光源中,除了激光器的泵浦需要电光转化外,其余均为无源光路,所以泵浦激光器的可靠驱动是整个光路设计稳定的一个不可或缺的保证。模块化掺饵光纤宽带光源驱动电路设计包括:电源电路、泵浦激光器及其保护电路、APC电路、ATC电路。 整个驱动电路采用外置输入+5V(2A)电源供电,内部对输入电压进行滤波和稳压处理,保证电源的稳定性。由于内部驱动电路单元均采用+5V电压系统,所以内部不再需要电压变化处理。 2.2泵浦激光器及其保护电路 掺饵光纤宽带光源中的泵浦激光器采用980nm泵浦激光器,型号为LC96A74P-20R。该激光器模块输出光纤集成了光纤光栅,波长稳定性高。激光器最大输出功率可以到360mW,尾端带有保偏光纤。在激光器模块内部集成有热敏电阻、监控光电管、致冷模块,便于对模块进行自动功率控制和自动温度控制。 在使用中应注意一定不要超出激光器的极限值,同时操作还应注意静电保护,焊接时要断电焊接,保证良好接地。在激光器的驱动端并联滤波电容和反向偏置二极管,可以对激光器形成很好地保护。在电源输入端,增加电容避免电源不稳,对激光器造成冲击。 2.2泵浦激光器APC及泵浦激光器驱动电路设计 要使泵浦激光器输出光具有较强的稳定性,首先要有功率自动控制电路和良好的电流驱动电路。APC控制原理:将驱动电流经过电阻形成电压,将电压信号连接到驱动源的反向端形成反馈,对输出光功率进行很好地控制。另一方面,由于温度、湿度及器件内部老化造成的驱动波动,也可以通过APC电路改变反馈电压,从而稳定驱动激光器的电流,最终稳定光源功率输出。详细设计电路如图1:

实验三、半导体泵浦固体激光器综合实验

半导体泵浦固体激光器综合实验 半导体泵浦固体激光器(Diode-Pumped solid-state Laser,DPL),是以激光二极管(LD)代替闪光灯泵浦固体激光介质的固体激光器,具有效率高、体积小、寿命长等一系列优点,在光通信、激光雷达、激光医学、激光加工等方面有巨大应用前景,是未来固体激光器的发展方向。本实验的目的是熟悉半导体泵浦固体激光器的基本原理和调试技术,以及其调Q 和倍频的原理和技术。 【实验目的】 1.掌握半导体泵浦固体激光器的工作原理和调试方法; 2.掌握固体激光器被动调Q的工作原理,进行调Q脉冲的测量; 3.了解固体激光器倍频的基本原理。 【实验原理与装置】 1.半导体激光泵浦固体激光器工作原理: 上世纪80年代起,生长半导体激光器(LD)技术得到了蓬勃发展,使得LD的功率和效率有了极大的提高,也极大地促进了DPSL技术的发展。与闪光灯泵浦的固体激光器相比,DPSL的效率大大提高,体积大大减小。在使用中,由于泵浦源LD的光束发散角较大,为使其聚焦在增益介质上,必须对泵浦光束进行光束变换(耦合)。泵浦耦合方式主要有端面泵浦和侧面泵浦两种,其中端面泵浦方式适用于中小功率固体激光器,具有体积小、结构简单、空间模式匹配好等优点。侧面泵浦方式主要应用于大功率激光器。本实验采用端面泵浦方式。端面泵浦耦合通常有直接耦合和间接耦合两种方式。 ①直接耦合:将半导体激光器的发光面紧贴增益介质,使泵浦光束在尚未发散开之前便被增益介质吸收,泵浦源和增益介质之间无光学系统,这种耦合方式称为直接耦合方式。直接耦合方式结构紧凑,但是在实际应用中较难实现,并且容易对LD造成损伤。 ②间接耦合:指先将LD输出的光束进行准直、整形,再进行端面泵浦。常见的方法有: 组合透镜系统聚光:用球面透镜组合或者柱面透镜组合进行耦合。 自聚焦透镜耦合:由自聚焦透镜取代组合透镜进行耦合,优点是结构简单,准直光斑的大小取决于自聚焦透镜的数值孔径。 光纤耦合:指用带尾纤输出的LD进行泵浦耦合。优点是结构灵活。 本实验先用光纤柱透镜对半导体激光器进行快轴准直,压缩发散角,然后采用组合透镜对泵浦光束进行整形变换,各透镜表面均镀对泵浦光的增透膜,耦合效率高。本实验的压缩和耦合如图 2所示。

光纤激光器哪家的好,激光器品牌哪个好

光纤激光器哪家好,激光器品牌哪个好 随着激光技术的不断发展,激光应用已经渗透到科研、产业的各个方面,在汽车制造、航空航天、钢铁、金属加工、冶金、太阳能以及医疗设备等领域都起到重要作用。激光设备的核心就是激光器,我国各大激光设备企业不断地加大技术开发投入,虽然已经取得了一定的成就,各种激光设备实现国产化,达到国际领先水平,但是在主力激光器,超大功率激光器依然依赖进口,以致激光设备价格大幅度上涨,制约了我国激光加工产业的发展,另一方面,国外不少的激光加工企业看准中国激光加工的广大市场前景,纷纷入驻我国的沿海城市,冲击我国激光加工产业,国际竞争国内化。 光纤激光器哪家的最好下面总结目前市场上应用于工业制造领域的激光器主要企业,光纤激光器品牌:国内的是锐科、创鑫,国外的有美国相干,IPG,SPI,通快,JK laser (GSI的品牌子公司)等等,从质量上看,进口的光纤激光器比国产的要好些,而价格方面也贵些,主要看你们公司的预算在什么范围,对光纤激光器的出光率和耐用度有什么要求,需要根据自身设备来选择,适用就好!以供想采购激光焊接、激光切割、激光打标等企业提供相应的参考.排名不分先后。 美国 光纤激光器哪家的好——相干(Coherent)公司 相干公司成立于1966年,是世界第一大激光器及相关光电子产品生产

商,产品服务于科研、医疗、工业加工等多个行业;秉承40年的激光制造经验和创新精神,致力于提供一流的商业化激光器,促进科学研究不断进步、生产制造行业生产力和加工精度的不断提高;其全球化的销售、客户服务和技术支持网络更为客户提供全球范围内的合作和服务。相干公司能够提供更全面的激光器和激光参数测量产品,包括:氩/氪离子激光器、CO2激光器(10.6μm、9.4μm、调Q、可调谐、单频、THz源)、半导体激光器(375nm、405nm、635nm、780-980nm)、钛宝石连续可调谐激光器、准分子激光器、脉冲染料激光器、钛宝石超快激光器及放大器、半导体泵浦固体激光器(1064nm、532nm、355nm、266nm)、功率计、能量计、光束质量分析仪和波长计等。相干公司现在是最全面的超快激光器系统供应商,提供从振荡级、放大器、OPA、泵浦源到特殊制造的TW激光器等一系列超快激光器产品,脉冲宽度最窄到20fs;峰值功率最高可达100TW;单脉冲能量最高可达到5J。 光纤激光器哪家的好——IPG激光 全球最大的光纤激光制造商,其生产的高效 光纤激光器、光纤放大器以及拉曼激光的技术均走在世界的前端。IPGPHOTONICSCORPORATION始创于1990年,是全球最大的光纤激光制造商,总部 设在美国东部麻省,拥有国际领先水平的光纤激光研发中心,主要生产基地分布在德国、美国、俄罗斯、意大利;销售及服务机构分布在中国、

固体激光器原理及应用

编号 赣南师范学院学士学位论文固体激光器原理及应用 教学学院物理与电子信息学院 届别 2010届 专业电子科学与技术 学号 060803013 姓名丁志鹏 指导老师邹万芳 完成日期 2010.5.10

目录 摘要 (1) 关键词 (1) Abstract (1) Key words (1) 1引用 (2) 2激光与激光器 (2) 2.1激光 (2) 2.2激光器 (3) 3固体激光器 (4) 3.1工作原理和基本结构 (4) 3.2典型的固体激光器 (8) 3.3典型固体激光器的比较 (11) 3.4固体激光器的优缺点 (12) 4固体激光器的应用 (13) 4.1军事国防 (13) 4.2工业制造 (15) 4.3医疗美容 (17) 5结束语 (17) 参考文献 (19)

摘要:固体激光器目前是用最广泛的激光器之一,它有着一些非常突出的优点。介绍固体激光器的工作原理及应用,更能够加深对其的了解。本论文先从基本原理和结构介绍固体激光器,接着介绍一些典型的固体激光器,最后介绍其在军事国防、工业技术、医疗美容等三个方面的应用及未来的发展方向。 关键词:固体激光器基本原理基本结构应用 Abstract:Solid-state laser is currently one of the most extensive laser,it has some very obvious advantages.The working principle of solid-state lasers and applications were described in the paper and it can enhance the understanding.In this paper, starting with the basic principles and structure of the introduced solid-state laser,and then some typical solid-state lasers and a presentation on its military defense,industrial technology,medical and cosmetic applications in three areas and future development direction were introduced. Key words:Solid-state Laser Basic Principle Basic Structure Application

半导体泵浦激光原理

半导体泵浦激光原理 一、实验仪器 1.808nm半导体激光器≤500mW 2.半导体激光器可调电源电流≤0~500mA 3.Nd:YVO4晶体3×3×1mm 4.KTP倍频晶体 2×2×5mm 5.输出镜(前腔片)φ6 R=50mm 6.光功率指示仪 2μW~200mW 6档 二、实验目的及意义 半导体泵浦0.53μm绿光激光器由于其具有波长短,光子能量高,在水中传输距离远和人眼敏感等优点。效率高、寿命长、体积小、可靠性好。近几年在光谱技术、激光医学、信息存储、彩色打印、水下通讯、激光技术等科学研究及国民经济的许多领域中展示出极为重要的应用,成为各国研究的重点。 半导体泵浦0.53μm绿光激光器适用于大学近代物理教学中非线性光学实验。本实验以808nm半导体泵浦Nd:YVO4激光器为研究对象,让学生自己动手,调整激光器光路,在腔中插入KTP晶体产生523nm倍激光,观察倍频现象,测量阀值、相位匹配等基本参数。从而对激光技术有一定了解。 三、实验原理 光与物质的相互作用可以归结为光与原子的相互作用,有三种过程:吸收、自发辐射和受激辐射。 如果一个原子,开始处于基态,在没有外来光子,它保持不变,如果一个能量为hν21的光子接近,则它吸收这个光子,处于激发态E2。在此过程中不是所有的光子都能被原子吸收,只有当光子的能量正好等于原子的能级间隔E1-E2时才能吸收。 图13-1 光与物质作用的吸收过程 激发态寿命很短,在不受外界影响时,它们会自发返回到基态,并发出光子。自发辐射过程与外界作用无关,由于各个原子的辐射都是自发的、独立进行的,因而不同原子发出来的光子的发射方向和初相位是不相同的。 处于激发态的原子,在外的光子的影响下,会从高能态向地能态跃迁,并两个状态的能量差以辐射光子的形式发射出去。只有外来光子的能量正好为激发态与基态的能级差时,才能引起受激辐射,且受激辐射发出的光子与外来光子的频率、发射方向、偏振太和相位完成相同。激光的产生主要依赖受激辐射过程。

半导体泵浦固体激光器(DPSSL)项目立项申请书模板

半导体泵浦固体激光器(DPSSL)项目立项申请书 一、项目区位环境分析 坚持工业化信息化融合发展,深入推进工业强省战略,实施“中 国制造2025”甘肃行动纲要,提升传统优势产业质量和效益,培育壮 大新兴产业,加快工业结构调整和转型升级。 (一)改造提升传统优势产业 强化传统优势产业的基础和支撑作用,盘活存量、优化结构、改 革重组,增强产业分工协作和配套能力,推动传统优势产业从半成品 向产成品转化,从粗放低效向优质高效提升,从产业链中低端向中高 端迈进,从短链向全链循环发展,选准价值链高端加大转型升级力度,改变以“原”字号和“初”字号为主的产品结构,改变企业产品结构 单一、产业行业上下游不配套的局面,推动产业集群式发展和转型升级,重塑传统产业竞争新优势。运用先进实用技术改造提升传统产业,推动煤电化冶循环发展、新能源与现代高载能耦合发展,加快石油化工、有色冶金、装备制造、煤炭电力、农产品加工等传统优势产业优 化升级。围绕重点产业核心基础零部件(元器件)、基础材料、基础 工艺、关键技术的协同攻关创新,支持骨干企业瞄准国内外同行业标 杆推进技术改造,全面提高产品技术、工艺装备、质量效益、能效环

保、安全生产等水平,加大技术和产品创新,提高附加值和科技含量,加快产品结构升级换代,建设兰州、庆阳为重点的国家战略性石化产 业基地,金昌、白银、兰州等为重点的国家有色金属新材料基地,嘉 峪关为重点的优质钢材生产及加工基地,陇东、酒嘉为重点的煤炭清 洁利用转化基地,兰州、天水、酒泉等为重点的先进装备制造业基地,特色农产品生产区域为重点的农产品加工基地等6大产业基地,打造 石油化工及合成材料、有色金属新材料、煤炭高效清洁利用、绿色生 态农产品加工等8大产业链。 (二)发展壮大战略性新兴产业 按照市场主导、创新驱动、重点突破、引领发展的要求,以新能源、新材料、先进装备和智能制造、生物医药、信息技术、节能环保、新型煤化工、现代服务业、公共安全等领域为重点,深入实施战略性 新兴产业发展总体攻坚战,开展优势产业链培育行动,提高创新能力,培育骨干企业,聚焦创新经济新业态,培育发展新动能,引领产业高 端化规模化集群化发展,培育一批新的支柱产业和新的增长点。实施“中国制造2025”甘肃行动纲要,加快网络协同制造、智能制造、3D 打印和增材制造等新兴行业发展,促进信息技术向市场、设计、生产 等环节渗透,推动生产方式向柔性、智能、精细转变。围绕高端制造、

4-半导体泵浦固体激光器

半导体泵浦固体激光器倍频与调Q实验 一、前言 半导体泵浦固体激光器(Diode-Pumped solid-state Laser,DPL),是以激光二极管(LD)代替闪光灯泵浦固体激光介质的固体激光器,具有效率高、体积小、寿命长等一系列优点,在光通信、激光雷达、激光医学、激光加工等方面有巨大应用前景,是未来固体激光器的发展方向。本实验的目的是熟悉半导体泵浦固体激光器的基本原理和调试技术,以及其调Q 和倍频的原理和技术。 二、实验目的 1、掌握半导体泵浦固体激光器的工作原理和调试方法; 2、掌握固体激光器被动调的工作Q原理,进行调Q脉冲的测量; 3、了解固体激光器倍频的基本原理。 三、实验原理与装置 1. 半导体激光泵浦固体激光器工作原理: 上世纪80年代起,半导体激光器(LD)生长技术得到了蓬勃发展,使得LD的功率和效率有了极大的提高,也极大地促进了DPSL技术的发展。与闪光灯泵浦的固体激光器相比,DPSL的效率大大提高,体积大大减小。在使用中,由于泵浦源LD的光束发散角较大,为使其聚焦在增益介质上,必须对泵浦光束进行光束变换(耦合)。泵浦耦合方式主要有端面泵浦和侧面泵浦两种,其中端面泵浦方式适用于中小功率固体激光器,具有体积小、结构简单、空间模式匹配好等优点。侧面泵浦方式主要应用于大功率激光器。本实验采用端面泵浦方式。端面泵浦耦合通常有直接耦合和间接耦合两种方式。 a) 直接耦合:将半导体激光器的发光面紧贴增益介质,使泵浦光束在尚未发散开之前便被增益介质吸收,泵浦源和增益介质之间无光学系统,这种耦合方式称为直接耦合方式。直接耦合方式结构紧凑,但是在实际应用中较难实现,并且容易对LD造成损伤。 b) 间接耦合:指先将LD输出的光束进行准直、整形,再进行端面泵浦。常见的方法有: 1) 组合透镜系统聚光:用球面透镜组合或者柱面透镜组合进行耦合。 2) 自聚焦透镜耦合:由自聚焦透镜取代组合透镜进行耦合,优点是结构简单,准直光斑的大小取决于自聚焦透镜的数值孔径。 3) 光纤耦合:指用带尾纤输出的LD进行泵浦耦合。优点是结构灵活。 本实验先用光纤柱透镜对半导体激光器进行快轴准直,压缩发散角,然后采用组合透镜对泵浦光束进行整形变换,各透镜表面均镀对泵浦光的增透膜,耦合效率高。本实验的压缩和耦合如图2所示。

光纤激光器综述

摘要:光纤激光器技术是光学领域最为重要的技术之一,作为第三代激光技术的代表,其稳定性好、效率高、阈值低、线宽窄、可调谐、紧凑小巧和性价比高等优点,使得它在光纤传感、光纤通信、工业加工等领域都有着重要的应用。而掺镱双包层光纤激光器是国际上近年来发展的一种新型固体激光器。本文就介绍了这种高功率掺镱双包层光纤激光器,主要介绍了高功率掺镱双包层光纤激光器的概念、发展历史及发展现状、基本原理、优点、实现的关键技术、应用及其广阔的前景。同时总结出了未来光纤激光器的发展方向,并且可以预计光纤激光器最终将可能会替代掉全球大部分高功率CO2激光器和绝大部分Y AG激光器。 关键词:光纤激光器;掺镱双包层光纤激光器;光纤融合技术;激光加工。引言 光纤激光器是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器,虽然光纤激光器得到了社会各方面的广泛重视,但是光纤激光器并不是新型光器件。1961年,美国光学公司的Snitzer和Koester等在一根芯径300um的掺Nd3+玻璃波导中进行试验观察到了激光现象,并与1963年和1964年发表了多组分玻璃光纤中的光放大结果,提出了光纤激光器和光纤放大器的思想。1975~1985年中有关这个领域的文章较少,不过在这期间许多发展光纤激光器的必须工艺技术已趋于成熟[1]。上个世纪80年代后期,美国Polaroid公司提出了包层抽运技术,之后双包层光纤激光器,特别是掺镱双包层光纤激光器发展非常迅速。1994年,PASK 等首先在掺Yb3+石英光纤中实现了包层抽运,得到了0.5W的最大激光输出。1998年,Lucent技术公司的KOSINKI和INNISS报道了一种内包层截面形状为星形的掺Yb3+双包层光纤激光器,得到了20W的激光输出。1999年,DOMINIC等用4个45W的半导体激光二极管阵列组成总功率为180W的抽运源,在1120nm 得到110W的激光输出。2002年,IPG公司公布了2000W的掺Yb3+双包层光纤激光器。目前,该公司已经推出了输出功率为17kW的掺Yb3+双包层光纤激光器,虽然因为采用的是多组激光合束的方式,致使激光器的光束质量下降很大,但仍然在对功率要求高、光束质量要求不是很高的场合有非常好的应用前景。但如何提高功率,同时又保证光束质量,是当前研究要解决的难题之一。 在国内,关于掺Yb3+双包层光纤激光器的研究起步较晚。从上个世纪年80

半导体泵浦激光器说明书

半导体泵浦激光器说明书 目的及意义 半导体泵浦0.53μm绿光激光器由于其具有波长短,光子能量高,在水中传输距离远和人眼敏感等优点。效率高、寿命长、体积小、可靠性好。近几年在光谱技术、激光医学、信息存储、彩色打印、水下通讯、激光技术等科学研究及国民经济的许多领域中展示出极为重要的应用, 成为各国研究的重点。 半导体泵浦0.53μm绿光激光器适用于大学近代物理教学中非线性光学实验。本实验以808nm半导体泵浦Nd:YVO4激光器为研究对象,让学生自己动手,调整激光器光路,产生1064nm激光。在腔中插入KTP晶体产生532nm倍频光,观察倍频现象,测量倍频效率、相位匹配角等基本参数。从而对激光原理及倍频等激光技术有一定了解。

一. 激光原理: 光与物质的相互作用可以归结为光与原子的相互作用,有三种过程:吸收、自发辐射和受激辐射。 如果一个原子,开始处于基态,在没有外来光子,它将保持不变,如果一个能量为hv21的光子接近,则它吸收这个光子,处于激发态E2。在此过程中不是所有的光子都能被原子吸收,只有当光子的能量正好等于原子的能级间隔E 1-E 2时才能被吸收。 激发态寿命很短,在不受外界影响时,它们会自发地返回到基态,并放出光子。自发辐射过程与外界作用无关,由于各个原子的辐射都是自发的、独立进行的,因而不同原子发出来的光子的发射方向和初相位是不相同的。 处于激发态的原子,在外的光子的影响下,会从高能态向低能态跃迁,并两个状态间的能量差以辐射光子的形式发射出去。只有外来 hv E 2 1 (a) 2 1 (b) 2 E 1 (c) 光与物质作用的吸收过程 E 2 1 (c) E 2 E 1 (a) 2 1 (b) 光与物质作用的自发辐射过程

光纤激光器,灯泵浦和半导体激光器(三者比较)

光纤打标机和半导体及灯泵浦激光打标机三者 主 要 性 能 比 较 武汉百一机电工程有限公司

光纤激光打标机与灯泵浦激光器性能对比光纤激光打标机设备型号及性能 “武汉百一”的BY-YLP光纤激光打标机在激光打标应用方面具有许多独特的优势。 与传统的固体激光器使用晶体棒作为激光介质不同,光纤激光器的激光介质是很长的掺镱双包层光纤,并被高功率多模激光二极管所泵浦。 BY-YLP系列光纤激光打标机使用特点 1、光束质量极好,适用于精密、精细打标 BY-YLP系列光纤激光打标机光束质量比传统的灯泵浦固体激光打标机好得多,为基模(TEM00)输出,发散角是灯泵浦激光器的1/4。尤其适用于要求高的精密、精细打标。 2、体积小巧、搬运方便、实现便携化 BY-YLP采用光纤传输,由于光纤具有极好的柔绕性,激光器设计得相当小巧灵活、结构紧凑、体积小。其重量和占地面积分别是灯泵浦泵浦激光打标机的1/10和1/4,节省空间,便于搬运。且采用光纤传输决定了其能适应加工地点经常变换的要求,实现产品的便携化。 3、激光输出功率稳定、设备可靠性高 能量波动低于2%,确保激光打标质量的稳定;平均无故障使用时间可达10万小时以上,灯泵浦激光打标机的氪灯的使用寿命在800小时左右。4、效率高、能耗低、节省使用成本 电光转换效率为30%(灯泵浦激光打标机为3%),设备功率仅500-1000W,日均耗电10度,是灯泵浦激光打标机的1/10左右,长期使用可为用户节省大量的能耗支出。 5、自主知识产权的操作软件,操作简便、功能强大 可以标刻矢量式图形、文字、条形码、二维码等,可升级实现在线打标,自动打标日期、班次、批号、序列号,支持PLT、PCX、DXF、BMP等文件格式,直接使用SHX、TTF字库。 激光打标机系统组成

光纤激光器

光纤激光器 1、激光器基本结构 激光器由三部分组成:泵浦源、增益介质、谐振腔。 图 1 激光器基本结构示意图 1.1 原子能级间受激吸收与受激辐射 E 1E 2E 1 E 2受激吸收E=E 1-E 2 E 1E 1 E 2E 2 E=E 1-E 2 受激辐射 E=E 1-E 2E=E 1-E 2图2 受激吸收与受激辐射示意图 受激吸收为在能量为E 入射光子的作用下,处在低能级E 1的粒子吸收能量E 跃迁到高能级E 2的过程。 受激辐射为在入射的能量为E 的光子的作用下,处在高能级E 2的粒子受激

发,跃迁到低能级E 1,同时辐射出与入射光子E 状态相同的光子的过程。 1.2 激光产生过程 如图1,激光器由泵浦源、增益介质、谐振腔组成。增益介质为主要产生激光的工作物质。由于粒子处在低能级比处在高能级稳定,因此通常情况下,物质粒子按照玻尔兹曼分布规律分布,即高能级粒子比低能级粒子少。泵浦源为增益介质提供能量,使增益介质中的低能级粒子吸收能量,受激吸收,向高能级跃迁,使高能级处粒子数高于低能级粒子数,这种分布规律称为粒子数反转分布,使增益介质中积累了大量能量。当有高能级粒子向低能级自发跃迁并释放出光子时,大量高能级粒子在初始光子作用下受激辐射,释放出大量状态相同,即波长相同、能量相同、方向相同、偏振态的光子。这种在泵浦源与增益介质共同作用下使初始光子通过受激辐射效应放大而产生的光即为激光。 对特定波长激光全反射的输 入镜与对该波长激光部分反射的 输出镜构成光学谐振腔。谐振腔 主要有两方面作用:一是提供轴 向光波的光学正反馈;二是控制 激光震荡模式特性。由于输出镜具有部分反射率,它可以使通过增益介质放大的光一部分通过透镜射出腔外,获得我们需要的特定波长的激光,另一部分反射回谐振腔,再由于输入镜对激光具有全反率,从而使轴向光波在谐振腔中往返传播,多次通过激活介质,在腔内形成稳定的自激振荡。由于谐振腔镜只对特定波长的光镀全反射膜和部分反射膜,因此只有特定波长的光能产生自激震荡。通过设计不同形状和不同反射率的谐振腔镜,我们可获得不同模式,不同波长的激光。 图4为一个简单的固体激光器结构示意图。 图4 固体激光器结构示意图 图3 谐振腔示意图

激光器泵浦灯

激光器泵浦灯3 杜秀兰 (电子工业部第五十三研究所 锦州 121000) 摘 要 本文详细介绍了两种固体激光器最常用的泵浦灯—脉冲氙灯和连续氪灯的种类、结构、三种封接形式的优缺点与抗冲击性能、发射光谱、效率、寿命等特性,提出了提高泵浦灯效率及寿命的方法。 关键词 激光器泵浦灯 脉冲氙灯 连续氪灯 封接 效率 寿命 1 序言 固体激光器可以用很多方法来泵浦,例如灯的辐射、太阳光的辐射、惰性气体中的击波发光、电子激发发光等等。在这些方法中,要属泵浦灯最为成熟,应用最广。其原因是:第一,制作工艺较为简单,使用方便;第二,适用范围广,能在脉冲或连续状态下工作。脉冲运转的激光器通常采用脉冲氙灯,而连续输出的激光器则采用连续氪灯。本文主要介绍泵浦固体激光器最常用的脉冲氙灯和连续氪灯。 2 种类和结构 脉冲氙灯又叫闪光灯,能在极短的时间内发出强光,象闪电一样一闪而过,是目前除激光器外最亮的光源。脉冲氙灯的管壁厚约1—1.5mm,内径为5—10mm,通常灯内充入200—400mmHg的氙气。脉冲氙灯虽有许多形状和尺寸,但类型只有两种———管形和球形。管形包括螺旋形、环形、U形、π形和直管形。直管形脉冲氙灯基本由玻璃或石英外壳、电极、安装灯头组成,如图1所示。 图1 直管形脉冲氙灯结构 连续氪灯通常用优质石英管制成,管壁的厚度比同尺寸的脉冲氙灯薄一些(为的是减小管壁温度梯度和热应力),一般不超过1mm。小型氪灯充气压为3—4atm,大型氪灯的充气压为2.5-3atm。氪灯的形状一般是直管形。 泵浦灯的灯管可以由在紫外光谱区透过的石英玻璃制成,也可以由掺氧化铈和氧化3 收稿日期:1998-05-18

半导体激光器和灯泵浦激光器的比较

灯泵浦激光器与半导体泵浦激光器比较 半导体及灯泵浦激光器都是采用ND:YAG(掺钕钇铝石榴石)晶体作为激光产生的材料,它可将808nm的可见光转换为1064nm的不可见的激光,但输出激光的另一个更关键的因素是使晶体棒输出激光的泵浦源,半导体泵浦是利用半导体二极管发出808nm的光波;而灯泵浦是利用氪灯发出的光来泵浦,但氪灯发出的光的光谱较广,只是在808nm处有一个稍大的峰值,其它波长的光最后都变成无用的热量散发掉了。因此半导体泵浦的激光器的转换效率比灯泵浦要高得多得多。优点如下: 一.免维护不需换氪灯 要更换氪灯,尤其是对于金属类打标,所需的能量较大,氪灯的寿命会更受影响半导体二极管的寿命长,其额定的工作时间大于10000小时,而氪灯的寿命只有几百小时(一般在400-600小时左右),所以灯泵浦激光器在工作一段时间后,都需更换氪灯。因此半导体泵浦激光器又称为免维护激光器,意指其工作无耗材,在相当长的时间内不需要维护。我公司为更有效的延长半导体激光器二极管泵浦源的使用寿命,采用了预燃加变频控制技术,即在保证发光管不受电流冲击的前提下,根据工作量和强度,最大幅度地减少通过发光二极管的电流密度,从而有效的延长了半导体二极管的使用寿命。根据不同用户的不同的生产任务,半导体激光器发光二极管的使用寿命可以保证在一年到三年之间。每台半导体泵浦打标机可节省换灯耗材费用为:大于12支灯/年*350元/支*3年=1.26万元。 灯泵浦激光打标机需常停机换氪灯,对于很多大的生产线是难以容忍的.由于氪灯的寿命不一,这样又有可能因为国产灯质量的不均衡造成氪灯使用上的更多的浪废!所以改用半导体打标机可以大大节省停工维护造成的人力和物力的损失。 二.省电 由于半导体泵浦的转换效率高,模式好,更易聚焦出高能量的更小面积的光点,标记同样的物体时,其所需的外部能量越小。同时其产生的废热也大大小于灯泵浦激光器,决定了其不需要灯泵浦激光器那样庞大的冷却系统。所以半导体泵浦的激光器系统的功耗比灯泵浦小得多。一个50W的灯泵浦激光标记机的功耗在6KW左右,而一个50W半导体激光标记机的功耗只在2KW左右,以三年为例,一天工作24小时,一个月工作28天,一度工业用电1.1元人民币,光耗电一项,一台半导体激光器就比一台灯泵浦激光器节省(6-2)KW*24小时*28天*12月*3年*1.1/度=10.645万元人民币!

专业实验 实验二 半导体泵浦固体激光器综合实验

半导体泵浦固体激光器综合实验 实验讲义 大恒新纪元科技股份有限公司 版权所有不得翻印 半导体泵浦固体激光器综合实验

一、前言 半导体泵浦固体激光器(Diode-Pumped solid-state Laser,DPL),是以激光二极管(LD)代替闪光灯泵浦固体激光介质的固体激光器,具有效率高、体积小、寿命长等一系列优点,在光通信、激光雷达、激光医学、激光加工等方面有巨大应用前景,是未来固体激光器的发展方向。本实验的目的是熟悉半导体泵浦固体激光器的基本原理和调试技术,以及其调Q 和倍频的原理和技术。 二、实验目的 a)掌握半导体泵浦固体激光器的工作原理和调试方法; b)掌握固体激光器被动调Q的工作原理,进行调Q脉冲的测量; c)了解固体激光器倍频的基本原理。 三、实验原理与装置 d)半导体激光泵浦固体激光器工作原理: 上世纪80年代起,生长半导体激光器(LD)技术得到了蓬勃发展,使得LD的功率和效率有了极大的提高,也极大地促进了DPSL技术的发展。与闪光灯泵浦的固体激光器相比,DPSL的效率大大提高,体积大大减小。在使用中,由于泵浦源LD的光束发散角较大,为使其聚焦在增益介质上,必须对泵浦光束进行光束变换(耦合)。泵浦耦合方式主要有端面泵浦和侧面泵浦两种,其中端面泵浦方式适用于中小功率固体激光器,具有体积小、结构简单、空间模式匹配好等优点。侧面泵浦方式主要应用于大功率激光器。本实验采用端面泵浦方式。端面泵浦耦合通常有直接耦合和间接耦合两种方式。 e)直接耦合:将半导体激光器的发光面紧贴增益介质,使泵浦光束在尚未发散开之前 便被增益介质吸收,泵浦源和增益介质之间无光学系统,这种耦合方式称为直接耦 合方式。直接耦合方式结构紧凑,但是在实际应用中较难实现,并且容易对LD造 成损伤。 f)间接耦合:指先将LD输出的光束进行准直、整形,再进行端面泵浦。常见的方法 有: g)组合透镜系统聚光:用球面透镜组合或者柱面透镜组合进行耦合。 h)自聚焦透镜耦合:由自聚焦透镜取代组合透镜进行耦合,优点是结构简单,准直光 斑的大小取决于自聚焦透镜的数值孔径。 i)光纤耦合:指用带尾纤输出的LD进行泵浦耦合。优点是结构灵活。 本实验先用光纤柱透镜对半导体激光器进行快轴准直,压缩发散角,然后采用组合透镜对泵浦光束进行整形变换,各透镜表面均镀对泵浦光的增透膜,耦合效率高。本实验的压缩和耦合如图 2所示。

光纤激光器研究进展

收稿日期:2008-10-13. 动态综述 光纤激光器研究进展 申人升,张玉书,杜国同 (大连理工大学物理与光电工程学院,辽宁大连116023) 摘 要: 光纤激光器具有寿命长,模式好,体积小,免冷却等一系列其他激光器无法比拟的优点,近年来受到了来自电子信息、工业加工和国防科技等研究开发领域的高度关注。文章概述了光纤激光器典型的工作原理,阐述了其当前主要研究方向以及国内外研究现状,最后提出了光纤激光器产业化的趋势。 关键词: 光纤;光纤激光器;光子晶体光纤;超短脉冲 中图分类号:TN248 文献标识码:A 文章编号:1001-5868(2009)01-0001-05 Latest Development of Fiber Lasers SH EN Ren -sheng ,ZH ANG Yu -shu,DU Guo -tong (School of Physics and Optoelectronic Technology,Dalian University of Technology,Dalian 116024,C HN) Abstract: Fiber lasers ow n lots of advantages co mpared w ith other lasers,including lo ng life,goo d mode,compactness,etc.Recently,fiber lasers have received increasing ly intensive attention in the applications o f electro nic inform ation,industr y processing and national defense technolog y.T he ty pical principle o f fiber laser is explained and resear ch progr esses about fiber lasers are review ed.Furthermore,the future developm ental trends fo r laser fiber are discussed. Key words: fiber;fiber lasers;photonic crystal fiber;ultrashort pulse 0 引言 光纤激光器诞生于20世纪60年代初,它是伴随着光纤通信技术、光纤制造工艺以及与激光器生产技术的日趋成熟而迅猛发展起来的新型器件。由于其在高速率、密集波分复用(DWDM )通信系统、高精度传感技术和大功率激光加工等方面呈现出潜在的技术优势和广阔的应用前景,所以备受世界各国科研工作者的青睐,现已成为国际学术界的热门研究对象。 光纤激光器与其他类型激光器相比较,其优点为:(1)泵浦功率低、增益高、输出光束质量好;(2)与其他光纤器件兼容,可实现全光纤传输系统;(3)使用光纤作为基体,其结构具有较高的比表面积,因而散热好;(4)体积小,携带方便;(5)光纤激光器可以作为光孤子源,实现光孤子通信。 1 原理与分类 1.1 基本工作原理 图1 所示为典型光纤激光器的基本结构。 图1 光纤激光器基本结构 典型光纤激光器主要由三部分组成:产生光子的增益介质、使光子得到反馈并在增益介质中进行谐振放大的光学谐振腔和激发增益介质的泵浦源。其中,增益介质为掺杂稀土离子的纤芯。 当泵浦光从反射镜1(或光栅1)入射到掺杂光纤芯中时,会被所掺杂的稀土离子吸收。吸收了光子能量的稀土离子会发生能级跃迁,实现/粒子数反 # 1#

980nm泵浦激光器组件

980nm泵浦激光器组件 产品信息 一、特征 1、最大无扭折输出光功率达250mW。 2、14脚蝶型管壳无环氧树脂气密封装。 3、有致冷器,光纤光栅(FBG)和监视光电二极管保持激光器稳定工作。 4、可靠性试验符合Telcordia GR-468-CORE要求。 二、应用 使用在光通信系统所用的掺铒光纤放大器(EDFAs)上,为电信,特别是DWDM,以及CATV和数据通信服务。 【展会新闻】【公司新闻】【行业新闻】【科技新闻】【IT新闻】 | 回 到首页 | 管理 展会新闻[热贴排 行] 2006年中国国际第 (67) 源拓参加"第八届光博 (35) 第二届亚洲光纤通讯与 (21) 公司新闻[热贴排 行] 源拓光电光纤收发器技 (39) 源拓网站正处于升级中[35] 光纤传输简 介[26] 光纤收发器选购原则[22] 行业新闻[热贴排 行] GEPON与其它宽带 (37) 市场动态[33] 光网络的发展与市场需要[16] IT 新闻 光纤光栅在光通信领域中的应用 [2006-9-22 15:23:36][点击:35次] 前言 随着信息业务量快速增长,语音、数据和图像等业务综合在一起传 输,从而对通信带宽容量提出了更高 要求。由于无线电频谱和电缆带宽非 常有限,其极限速率只有20Gb/s左右, 即所谓的“电子瓶颈”。尽管人们引 入了光通信,光作为信息传输的载体 带宽达30THz以上,但是由于量子效 应导致光纤线路中各种复用/解复用

科技新闻[热贴排 行] 光通信发展动 态[32] GEPON企业大客户 (25) 光纤网络普及化将带动 (24) 未来趋势高级网吧光 (23) 关于HFC双向网建设 (23) IT新闻[热贴排 行] 光纤光栅在光通信领域 (35) 新闻统计 新闻总条数:16条 新闻总类别:5类和光电/电光转换器件处理电信号时仍存在着速率“瓶颈”,限制了信息的传输速率。进入20世纪90年代,以时分复用(TDM)为基础的电传送网难以适应需要,这使得人们再次意识到要突破电信号处理速率“瓶颈”就必须引入光信号处理方法,包括光信号的直接处理(即避免光电和电光转换,需要电信号时除外)及交叉连接等,这就导致以光波分复用(WDM)为基础的全光通信网(AON)成为人们研究的热点。 全光通信是解决“电子瓶颈”最根本的途径,全光网通信可以极大地提高节点的吞吐容量,适应未来高速宽带通信的要求。全光通信网也是目前国际上发展最快的领域,全光通信意味着在通信过程的各个环节都用光波来完成,中间无需任何光-电-光变换。全光通信的发展完全取决于网络中光放大、光补偿、光交换以及光处

泵浦激光器

泵浦激光器 什么是泵浦激光器 也许没多少人知道什么是泵浦,更别说泵浦激光器了。泵浦是所有的激光器不可或缺的条件,所有的激光器都需要泵浦来让激光器中的物质形成粒子布局数反转,这样才能使激光器形成激光条件。比如:半导体泵浦激光器本身将半导体激光器作为泵浦来用;还有半导体泵浦固体激光器是利用输出固定波长的半导体激光器代替氪灯或氙灯对激光晶体进行泵浦,这是激光器发展的又一大进步。这类激光器不仅光电转化率高、光束质量高,而且效率高,寿命长等优点,被广泛应用于通讯、科学研究、打印机、医疗机械等各种高科技领域当中。 泵浦激光器的发展历程及应用 半导体泵浦固体激光器的发展与半导体激光器的发展是密不可分的。1962年,第一只同质结砷化镓半导体激光器问世,1963年,美国人纽曼就首次提出了用半导体做为固体激光器的泵浦源的构想。但在早期,由于二极管的各项性能还很差,作为固体激光器的泵浦源还显得不成熟。直到1978年量子阱半导体激光器概念的提出,以及八十年代初期MOCVD 技术的使用及应变量子阱激光器的出现,使得半导体泵浦固体激光器的发展步上了一个崭新的台阶。在进入九十年代以来,大功率的半导体泵浦固体激光器及半导体泵浦固体激光器列阵技术也逐步成熟,从而,大大促进了半导体泵浦固体激光器的研究。

国内半导体泵浦固体激光器市场化水平已经达到数百瓦,实验室水平已经达到千瓦级。在应用上,大功率半导体泵浦固体激光器以材料加工为主,包括了常规的激光加工:主要是材料加工,如激光标记、激光焊接、激光切割和打孔等,结构紧凑、性能良好、工作可靠的大功率半导体泵浦固体激光打标机产品系列已经在国内得到了规模应用,在国外,千瓦级的半导体泵浦固体激光器已有产品,德国、美国汽车焊接就已经用到了千瓦级半导体泵浦固体激光焊剂机,在原理和技术方案上半导体泵浦固体激光器定标到万瓦都是可行的,主要受限于成本和市场需求的限制。二倍频半导体泵浦固体激光器在微电子行业、三倍频半导体泵浦固体激光器在激光快速成型领域都得到了广泛应用。 除材料加工外,大功率半导体泵浦固体激光器还可以用于同位素分离(二倍频、绿光)、激光核聚变、科学研究、医疗、检测、分析、通讯、投影显示以及军事国防等领域,具有极其重要的应用价值。 泵浦激光器的分类 半导体泵浦固体激光器的种类很多,可以是连续的、脉冲的、调Q的,以及加倍频混频等非线性转换的。工作物质的形状有圆柱和板条状的。而泵浦的耦合方式可分为端面泵浦和侧面泵浦,其中端面泵浦又可分为直接端面泵浦和光纤耦合端面泵浦两种结构。 1、端面泵浦固体激光器 端面泵浦方式最大的优点就是容易获得好的光束质量,可以实现高亮度的固体激光器。端面泵浦的效率较高。这是因为,在泵浦激光模式不太差的情况下,泵浦光都能由会聚光学系统耦合到工作物质中,耦合损失较少;另一方面,泵浦光也有一定的模式,而产生的振荡光的模式与泵浦光模式有密切关系,匹配的效果好,因此,工作物质对泵浦光的利用率也相对高一些。 正是由于端面泵浦方式效率高、模式匹配好、波长匹配的优点在国际上发展极为迅速,已成为激光学科的重点发展方向之一。它在激光打标、激光微加工、激光印刷、激光显示技术、激光医学和科研等领域都有广泛的用途,具有很大的市场潜力。 2、侧面泵浦固体激光器 侧面泵浦(Side Pump)固态激光器激光头是由三个二极管泵浦模块围成一圈组成泵浦

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