光纤激光器讲座2

因此激光器的第三个要素就是要有一个功率源， 它所提供的能量至少要能够产生阈值反转密度。在 半导体激光器中这一功率源是以电能形式提供激发 功率的。
光纤激光器根本原理
光纤激光器和其他激光器一样，由能产生光子的增益介 质，使光子得到反响并在增益介质中进展谐振放大的光 学谐振腔和鼓励光跃迁的泵浦源三局部组成。
光纤激光器的开展
1985年英国南安普敦大学的研究组取得突出成绩。他 们用 MCVD方法制作成功单模光纤激光器 ,此后他们先后 报道了光纤激光器的调Q、锁模、单纵模输出以及光纤放 大方面的研究工作。英国通信研究实验室(BTRL )于 1987 年展示了用各种定向耦合器制作的精巧的光纤激光器装置, 同时在增益和激发态吸收等研究领域中也做了大量的根底 工作,在用氟化锆光纤激光器获得各种波长的激光输出谱线 方面做了开拓性的工作。世界上还有很多研究机构活泼在 这个研究领域 ,如德国汉堡技术大学 ,日本的 NTT、 三菱 , 美国的 贝尔实验室 ,斯坦福大学等。
共振腔还有另一个作用：在共振腔内形成的受激光一 局部通过共振腔端面发射出去成为受激光发射，另外一局 部被端面反射回来，在共振腔内继续激发出受激辐射。所 以，只要在共振腔内的激光材料始终保持粒子数反转条件， 就可以获得连续的受激光发射。
3．功率源
为了使激光器产生激光输出，必须使共振腔中 激光材料的增益到达阈值增益，也就是说要使粒子 数反转到达一·定的程度，称为阈值反转密度。
Er3+(4F13/2—4I15/2)有1.54 m发射谱线，与Nd激光 器一样，用0.514 m的激光泵浦，便可产生振荡，其荧 光光谱有1.534和1.549 m峰，寿命8—12ms。 Er激光 为三能级激光，因此用块状材料实现连续振荡比较困难， 但用纤维激光器，可实现空运连续振荡，阈值30mw左右。 插入衍射光栅，也可在1.53—1.55 m范围内实现波长可

光纤激光器市场规模持续增长 应用领域不断扩展，如医疗、通信、军事等 技术不断进步，如高功率、高亮度、高稳定性等 市场竞争加剧，国内外企业竞争激烈
工业制造：广泛应用于切割、焊接、打标等领域 医疗领域：用于手术、诊断、治疗等 科研领域：用于科学研究、实验等 通信领域：用于光纤通信、光传输等 军事领域：用于激光武器、激光制导等 环保领域：用于污染治理、资源回收等
频率调制是指通过改变激光 器的频率来改变其输出功率
光纤激光器的调制特性包括频 率调制、相位调制和强度调制
相位调制是指通过改变激光 器的相位来改变其输出功率
强度调制是指通过改变激光 器的强度来改变其输出功率
光纤激光器具有较高的抗电磁 干扰能力
光纤激光器对环境温度和湿度 的变化不敏感
光纤激光器可以工作在恶劣的 环境中，如高温、高压、高湿 度等
特点：高效、稳定、长寿命
作用：产生激光
组成：由两个反射 镜和一个增益介质 组成
工作原理：通过反 射镜的反射和增益 介质的放大，形成 稳定的激光输出
特点：具有高稳定 性和高效率
光纤：传输激光信号 激光器：产生激光信号
光束整形器：调整激光束的形状和方向
光束传输系统：将激光信号传输到目标 位置
控制系统：控制激光器的输出功率和频 率
激光制导武器：利 用光纤激光器进行 精确制导，提高打 击精度
激光通信：利用光 纤激光器进行远距 离、高速率的通信 传输
激光雷达：利用光 纤激光器进行目标 探测和跟踪，提高 探测精度和距离
激光武器：利用光 纤激光器进行高能 激光武器研发，提 高武器威力和射程
激光手术：用于眼 科、皮肤科、耳鼻 喉科等手术
PART THREE
材料：稀土离子掺杂光纤

主讲人：赵军
光纤激光器
目录
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z光纤激光器的发展历史z
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z光纤激光器的优势
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光纤激光器
成谐振腔）便可形成激光振荡输出。

光纤激光器发展历史
早期：主要集中研究短脉冲的输出和可调谐
目前：国内外主要集中在高功率光纤激光器、
光纤激光器的原理
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基本原理
光纤激光器的类型
光纤激光器种类很多，如按光纤结构可分为：单包层光纤前在比较成熟的有源光纤中掺入的稀土离子有：铒（Er
这类激光器与掺杂光纤激光器相比具有更高的饱和功
DFB光纤光栅激光器基本结构如下图所示，在稀土掺杂
光纤激光器的优势
光纤激光器作为第三代激光技术的代
（3）玻璃材料具有极低的体积面积
（6）免调节、免维护、高稳定性；
达20%以上；
光纤激光器的应用
好，泵浦源寿命长，使用方便，环境适应能力强，
件，医疗器件，手机/计算机键盘，仪器面板/按
精密电子元器件
光束定向器
照明、捕获、识
别、瞄准、跟踪
激光发射点火跟瞄锁定状态
大气参数数据
破坏机理数据自动化指挥
微波雷达反空袭、反导
大功率光纤激光器
我国光纤激光器目前的研究进展器的研究工作
掺镱光纤产品。

据悉，通过上海光机所试用，其斜率效率
展望
光纤激光器的优良性能，决定了它比半导体激光器。

➢ 光纤激光器激光原理
输入的三相电进入激光器主电源，转换成60VDC…75VDC的直流 电，为泵浦激光二极管供电，泵浦激光二极管输出980nm的泵浦光， 泵浦光通过光纤耦合到有源光纤中，有源光纤掺杂了稀土元素镱 离子Yb，镱离子Yb吸收980nm的泵浦光，其内层电子被激发到外层， 外层电子不稳定，会落回内层，期间产生1070nm的光子，光子在 光纤内被两个反射器件持续反射增强，形成激光输出。 掺杂Y断内外控是否开启
➢ 外控开启指示灯亮
➢ IPG激光器开机注意事项
➢ 报警
➢ 警告
➢ 控制
➢ 事件
➢ 日志文件
➢ 电源
➢ 湿度
➢ 硬线
➢ 模块被锁
➢ 模块被锁报警
➢ 严重错误报警
➢ 电源故障报警
➢ 水压低报警
➢ 排水管脱落
➢ IPG激光器功率测试
➢ IPG激光器光束质量BPP测试
➢ QBH光纤头水路连接注意事项
光学头附近，6mm水管的水路连接，水管需要先 接到光纤头，再把光学头串进去，不可颠倒或分水， 以免导致光纤头水冷却不足，带来损坏。
➢ IPG开机流程
1. 旋转激光器主开关旋钮到ON位置。 2. 如果使用了外部水冷机，将水冷机的主开关拨到ON位置。 3. 确保所有阀门都已开启。如果使用了水/水制冷的水冷机，确保外部
➢ IPG高功率光纤激光器基础培训
➢ IPG光纤激光器功能原理
激光功率产生于激光模块中。每个激光模块可视 作分立的激光器。根据不同模块类型，模块输出功率 可达400W到1200W。根据激光器的额定输出功率，每 台激光器会配备一定数量的模块。为了使模块中产生 激光辐射，需要为模块提供60VDC…75VDC（根据不同 模块类型）的直流电压。各个模块的输出功率在合束 器中合成进入单根光纤中（传导光纤）。可以选择安 装光闸或光耦，用来实现接续不同芯径和不同长度的 光纤。