激光器件与技术期中论文
光纤激光器浅谈浅谈光纤激光器以及我国光纤激光器研究现状
摘要：
光纤激光器作为光源在光通信领域已得到广泛应用，而随着大功率双保层光纤激光器的出现，其应用正向着激光加工、激光测距、激光雷达、激光艺术成像、激光防伪和生物医疗等更广阔的领域迅速扩展。本文以下内容概述了光纤激光器的原理、特点、应用及其发展前景。
关键词：光纤激光器应用扩展发展前景
abstract:
Fiber laser as a light source in the field of optical communication has been widely used, and as the dual-protection layer of high-power fiber lasers appear, its application is toward to the laser processing, laser ranging, laser radar, laser art of imaging, security and bio-medical laser rapid expansion of a wider area. The following article outlines the principles of fiber lasers, characteristics, applications and prospects for development. Keywords: fiber laser applications development prospects.
一．光纤激光器的简述
光纤激光器和放大器的研究与应用引起了广泛的重视和兴趣，已能制备以硅和氟化铅为基质的掺杂稀土金属元素的光纤。用这些光纤制作成光源或光放大器在降低光通信系统的成本方面具有巨大的潜力。接铰和饵离子的光纤激光器已有多种波长的输出，包括900nm，1060nm和1550nm等。用输出波长为800nm的I‘D作为泵浦源也可以获得光通信重要窗口波长(1550nm)的输出。
激光输出诺可以通过改变稀土离子所处的玻璃基质进行改变。由掺杂稀土元素离子的氟化错光纤可以在红外区产生波长为1050nm，1350nm，l 380nm和l 550nm的激光输出，其中1350nm波长非常有价值，因为利用以硅为基质的光纤要想得到这个波长的输出非常困难。此外，这种光纤能在2．08ftm，2．3f4m和2．7Pm的中红外波长区产生激光输出也具有十分重要的价值。这种光源可能在通信，医学，大气通信和光谱学方面得到应用。
光纤激光器的输出方式可以是连续的，也可以是脉冲的。光纤激光器的调Q和锁模以及亚纳秒脉冲业已获得。光纤激光器可以在其整个荧光谱范围内进行调节输出。最重要的是可以获得窄带宽，单纵模的输出。因此也可用于相干通信以及其他单色性要求较高的应用场合。光纤放大器的优越性能以及用LD作为泵浦源实现了放大，使其在光通信系统中的应用越来越广泛。
在过去的几年中，光纤激光器和放大器得到了飞速的发展，世界上许多实验室都卷入了这方面的研究工作。这些研究工作涉及下述所提到的所有方面。以后将会利用可见和红外波长区的稀土元素跃迁，发现更多的谱线以满足各种不同的需要。光纤中的光学过程的理论和基础研究也将进一步发展以优化其性能。
实验研究还需要进一步器件化以及满足实际需要。对新型光纤和谐振腔的研究还将继续。高功率的窄脉冲以及偏振控制，可调谐线宽输出都是应用所需要的。与光纤兼容的调制器和隔离器也是目前所急需的。光纤激光器的研究无疑将刺激光纤器件的发展。光纤放大器在局域的和广域的光通信系统中应用前景广阔，这些都需要进一步的研究。
目前有关光纤激光器和放大器的研究大部分来自与光通信有关的实验室和研究机构，因为他们在光纤制备方面得天独厚，但实际上在其它领域光纤激光器和放大器的应用也初见端倪，例如光谱学，非线性光学，计量学，全息学，传感器和医学等领域，甚至在印刷和滑雪过程中。我们将会看到，在整个国际科技界中涉及光纤激光器的技术领域将会越来越多。
二．光纤激光器原理
利用掺杂稀土元素的研制成的放大器给光波技术领域带来了革命性的变化。由于任何光放大器都可通过恰当的反馈机制形成器，因此光纤激光器可在放大器的基础上开发。目前开发研制的光纤激光器主要采用掺稀土元素的作为增益介质。由于光纤激光器中纤芯很细，在泵浦光的作用下内极易形成高功率密度，造成工作物质的能级“粒子数反转”。因此，适当加入正反馈回路（构成谐振腔）便可形成振荡。另外由于基质具有很宽的荧光谱，因此，光纤激光器一般都可做成可调谐的，非常适合于WDM系统应用。
和半导体器相比，光纤激光器的优越性主要体现在：光纤激光器是波导式结构，可容强泵浦，具有高增益、转换效率高、阈值低、输出光束质量好、线宽窄、结构简单、可靠性高等特性，易于实现和的耦合。
我们可以从不同的角度对光纤激光器进行分类，如根据光纤激光器的谐振腔采用的结构可以将其分为Fabry-Perot腔和环行腔两大类。也可根据输出波长数目将其分为单波长和多波长等。对于不同类型光纤激光器的特性主要应考虑以下几点：（1）阈值应越低越好；（2）输出功率与抽运光功率的线性要好；（3）输出偏振态；（4）模式结构；（5）能量转换效率；
（6）器工作波长等。
三、包层泵浦器技术
双包层的出现无疑是领域的一大突破，它使得高功率的光纤激光器和高功率的光放大器的制作成为现实。自1988年E Snitzer首次描述包层泵浦器以来，包层泵浦技术已被广泛地应用到器和放大器等领域，成为制作高功率光纤激光器首选途径。图1 (a)示出一种双包层的截面结构。不难看出，包层泵浦的技术基础是利用具有两个同心纤芯的特种掺杂。一个纤芯和传统的单模纤芯相似，专用于传输信号光，并实现对信号光的单模放大。而大的纤芯则用于传输不同模式的多模泵浦光(如图1(b)所示)。这样，使用多个多模二极管同时耦合至包层上，当泵浦光每次横穿过单模纤芯时，就会将纤芯中稀土元素的原子泵浦到上能级，然后通过跃迁产生自发辐射光，通过在内设置的光栅的选频作用，特定波长的自发辐射光可被振荡放大而最后产生输出。目前，该技术被称为多模并行包层泵浦技术(Cladding pumped technology)，法国Keopsys公司在该技术上形成了一专利，称为“V-Groove Technologe”。
图1 双包层光纤及工作原理
多模并行包层泵浦技术特性决定了该类光纤激光器有以下几方面的突出性能。
1、高功率
一个多模泵浦二极管模块组可辐射出100瓦的光功率，多个多模泵浦二极管并行设置，即可允许设计出很高功率输出的光纤激光器。
2、无需热电冷却器
这种大功率的宽面多模二极管可在很高的温度下工作，只须简单的风冷，成本低。
3、很宽的泵浦波长范围
高功率的光纤激光器内的活性包层掺杂了铒/镱稀土元素，有一个宽且又平坦的光波吸收区(930-970nm),因此，泵浦二极管不需任何类型的波长稳定装置
4、效率高
泵浦光多次横穿过单模纤芯，因此其利用率高。
5、高可靠性
多模泵浦二极管比起单模泵浦二极管来其稳定性要高出很多。其几何上的宽面就使得光纤激光器的断面上的光功率密度很低且通过活性面的电流密度亦很低。这样一来，泵浦二极管其可靠运转寿命超过100万小时。目前实现包层泵浦器的技术概括起来可分为线形腔单端泵浦、线形腔双端泵浦、全环形腔双包层器三大类，不同特色的双包层器可由该三种基本类型拓展得到。
四、拉曼光纤激光器技术
拉曼光放大技术为长距离传输提供了一种新的获取功率预算的手段，成为关注焦点。对于拉曼放大泵源，方法之一是采用多只14XXnm泵浦器通过偏振复用获得拉曼泵源，但其成本相对较高且结构复杂。方法二是采用拉曼器(RFL)来产生特定波长的大功率，目前该技术已得到相当程度的发展并形成了商用产品(如美国IPG、法国Keosys等公司均可提供5W 的拉曼放大泵浦模块)，并被认为是用于拉曼放大和远泵EDFA放大应用的合理光源。
4.1 线形腔拉曼光纤激光器
若从线形腔拉曼器的输出波长来划分，可以分为单波长和多波长拉曼器两大类。不同线形拉曼器的结构基本相似，都采用布拉格光栅作为其谐振腔的反射镜。就RFL所采用的有源增益介质来看，通常采用掺GeO2的掺杂作为增益介质，最近的报道是采用掺P2O5的掺杂作为增益介质，两者的区别在于所取得的Stock偏移不同，一般，掺GeO2的掺杂为
440cm-1，而掺P2O5的掺杂为1330cm-1，因此采用P2O5掺杂所需要的拉曼频率变换的次数要少，可以提高效率并降低RFL的复杂度。N.Kurukithoson等在ECOC’2001会议中报道了一个采用二级拉曼变换获得1480nm输出的RFL实验，其泵浦光波长为1061nm[2]，和采用掺GeO2的掺杂的RFL相比，减少了一级拉曼上变换。ECOC’2001的另一篇论文中报道了采用掺P制作的1480nm单波长拉曼器实现+28dBm输出的EDFA[3]。OFC’2001会议中有一篇论文报道了以二级Stocks输出的Raman光纤激光器作为泵浦源激励单模产生超连续谱的实验[4]。它由拉曼激光器和超连续(SC)腔体两部分构成，其中Raman光纤激光器器工作原理图见图3。在掺镱激光器的泵浦下，以掺镨为工作物质输出。泵浦光为1064nm，输出脉冲为1483.4nm的（二级Stocks），输出功率为2.22W。
图3 采用RFL产生超连续谱实验装置
图4 一种三波长拉曼光纤激光器装置
近期浮现出的另一种称为多波长拉曼光纤激光器(MWRFL)引起了广泛的注意，其中双波长拉曼光纤激光器(2lRFL)和三波长拉曼光纤激光器(3lRFL)已成功演示，IPG等已开始形成产品。
阿尔卡特公司在OFC’2002会议上报道的一种可重构三波长拉曼器(3lRFL)图4所示[5]，
得到了输出波长分别为1427nm、1455nm和1480nm的输出，可用于C+L波段的拉曼放大器中。另外通过调整输出耦合器，每个波长的输出功率可在50mW—400mW范围内可调。整个3lRFL的主体部分由11只光栅(FBG)和300米的掺P组成，并以输出波长为1117nm的Yb3+包层泵浦器作为泵浦源。其内部的Stocks功率迁移如图5所示。其基本的原理分为以下三步：首先，在1117nm泵浦光的作用下，利用P2O5产生频移，得到1312nm 的一级Stocks 分量；然后在一级Stocks的作用下，利用石英的频移，得到1375nm的二级Stocks分量；最后，通过再次利用石英的频移，同时得到1427.0nm、1455.0nm和1480.0nm的输出。应当指出，由于各拉曼峰值相距较远，因此，不同Stocks之间的交互作用是不可忽视的。如图3虚线所示，1427.0nm的Stocks分量泵浦1455.0nm和1480.0nm并使之获得增益，同理，1312nm的Stocks分量可使1375nm、1427nm、1455nm和1480nm获得额外的拉曼增益。
图5 三波长拉曼光纤激光器Stocks功率迁移
采用和图4相似的结构，OFC’2002的另外两篇论文报道了在泵浦光的作用下产生四级Stocks分量的可重构Raman光纤激光器，其输出波长均为1428nm、1445nm和1466nm[6][7]。OFC’2001的一篇论文报道了一个3lRFL，其输出谱线分别为：1427nm的谱线谱宽为0.8nm，1455nm和1480nm的谱线谱宽为0.4nm[8]。
五、新型的光纤激光器技术
早期对光纤激光器的研制主要集中在研究短脉冲的输出和可调谐波长范围的扩展方面。今天，密集波分复用(DWDM)和光时分复用技术的飞速发展及日益进步加速和刺激着多波长器技术、超连续器等的进步。同时，多波长光纤激光器和超连续光纤激光器的出现，则为低成本地实现Tb/s的DWDM或OTDM传输提供理想的解决方案。就其实现的技术途径来看，采用EDFA放大的自发辐射、飞秒脉冲技术、超发光二极管等技术均见报道。
5.1 多波长光纤激光器
文献[10]提出的一种基于半导体光放大器（SOA）的多波长光纤激光器如图7所示。图中SOA1长度是500mm，在1522nm处提供的小信号增益为23dB，SOA2的长度是250mm，在1530nm处可提供10.5dB的小信号增益，两只SOA均为InGaAsP/InP屋脊波导型。F-P 腔的自由谱线范围(FSR)为47.75GHz，精细度为8.1，损耗为12dB。偏振控制器PC1和PC2分别用于补偿SOA1和SOA2对TE轴、TM轴的偏振相关增益误差。该结构在
1554nm—1574nm范围内，实现了波长间隔为50GHz、50通道的多波长DWDM光源，在50通道之间最大光功率差异小于1.6dB，消光比大于15dB，器的线宽小于5GHz。
图7 一种基于SOA的环行多波长激光器
为获得平坦的功率输出谱，文献[11]提出了一种改正型的方案如图8所示。图中FRM 为法拉第旋转镜，VOA为可调光衰减器。由于光反馈臂的引入，一个直观的特性是可对其输出的进行反馈监视，另外该改正型结构还可对的输出光性能提供较大程度的改善。据报道该结构在1554.7— 1574.7nm的波长范围内，实现了通道间隔为50GHz、52通道的多波长DWDM光源，且通道之间的最大光功率差异小于0.3dB，消光比达到32dB，器输出的线宽为500MHz。
图8 改正型的基于SOA的环行多波长激光器
经典的Sagnac干涉装置在信息科学领域的超快速响应技术中有多种应用，其中包括：超快速光调制器的全光开关、全光解复用、信号再生、逻辑运算、信号格式变换以及全光波长变换等。最近，OFC’2002的一篇文献将Sagnac干涉装置拓宽到器的应用[12]。该文献报道的基于NOLM的多波长拉曼光源，在四阶斯托克斯波内，可以实现20个波长通道输出。
5.2 基于的超连续光纤激光器
具有超连续谱的超短光脉冲在TDM/WDM系统中有着重要的意义。超短光脉冲不但能提高TMD系统中的单信道码率，同时其宽大的连续谱也能为WDM系统提供众多的波长信道。大部分超连续谱的产生主要有以下两种方法：压缩超短光脉冲所得到的宽频谱和利用器件的非线性展宽脉冲的频谱。
现在最流行的也报道得最多的是利用或光放大器的非线性产生超连续谱。其中利用产生宽连续谱最为经济实用。据报道，所采用的类型不同，产生连续谱带宽也不同。比如在两头粗中间拉细的特种中（见图11）[16]，产生的连续谱就很宽，可调谐波长范围为500nm-- 1600nm。泵浦源端的长为3cm，拉细长度为15cm，尾纤输出端为15cm。该连续谱在后段标准电信中输出Raman脉冲，可调谐波长幅度达200nm，Raman脉冲波长调谐范围为1400nm--1600nm。脉冲频谱带宽为20nm，相当于脉宽130fs的边带极限脉冲。当改变输入
入射功率，则Raman孤子波长也发生改变。这种器就是以改变泵浦功率来改变波长。
图11 利用特种光纤产生超连续谱
5.3 锁模器
连续调谐多波长锁模器一直是技术很活跃的研究领域。OFC’2001和OFC’2002中多篇论文报道了该类器技术[17][18]。LI等报道了利用色散补偿（DCF）增加腔内色散，在主动锁模环形器中实现了3个波长的输出，并通过调节调制频率，实现了单波长和双波长的连续调谐。现已研制成功线宽窄到2kHz的器、调谐范围达到75nm的宽调谐器以及重复频率达到21GHz的高重复频率器。
图12是基于NOLM的锁模器的工作原理图[19]。平常常见的基于NOLM器只由NOLM 环组成，没有图12的3dB耦合器上的两个支路，主要是用来产生压缩后的超短脉冲，不具有锁模功能。图12所示的是改进的NOLM器，能进行亮暗脉冲转换，能选择脉冲波长，产生高重复率的信号。调节PC1使B端输出最大功率时，在A端可得到亮脉冲；调节PC1使环内形成反射模时在A端就形成暗脉冲。在耦合器2支路上可以通过滤波器选择输出波长，并通过EDFA对选定波长进行放大。当控制脉冲与主环频率失谐时，当产生控制脉冲的DFB器的驱动频率是主环的频率f的n分之一时，可得到是控制脉冲n倍重复率的输出脉冲。例如主环频率f为19.4kHz时，控制脉冲调制频率为1145MHz，DFB器驱动频率失在1/4f，则可得到4.58GHz重复率的输出脉冲。
图12 NOLM光纤激光器（PC为偏振控制器，FPF为Fabry-Pero滤波器）5.4 频率上变换器
P.Xie和T.R.Gosnell用钛宝石器的860nm泵浦几十厘米长的，通过更换不同的输出镜获得了红、橙、绿、蓝4种颜色的，功率分别为300mW、44mW、20mW和3mW，斜效率分别为52％、11.5％、12.4％和3％。包层泵浦上转换器的研究工作是国际上的最新研究热点，它在常规器研究工作的基础上，利用频率上转换技术大大扩展了器的频率范围，可获得近红外光、可见光乃至更短波长的输出。
六．光纤形式激光器的优点
1．波导式结构
光纤激光器具有波导式的结构，可以在光纤纤芯中产生较高的功率密度。它所基于的硅光纤的工艺现在已经非常成熟，因此可以制作出高精度，低损耗的光纤。如果光纤的选择使泵浦和信号波长均运行于单模工作状态，则泵浦和信号光场之间的重合性非常好。由于光纤的几何特点，使得这种结构具有较高的面积一体积比，因而其散热效果很好。
以上这些特点就决定了硅为基质的光纤激光器可以在较低的功率泵浦下工作在连续的输出状态，而其它块状玻璃介质的激光器一般仅能工作在脉冲状态，常需要相当高的泵浦能量以获得激光输出。
光纤的圆柱形结构还具有下列两个优点，便于在光通倍和医学中应用。
(1)．由于光纤激光器本质上是一种光纤结构，因此它可以以较高的锅台效率与目前的光纤传输系统连接。
(2)．由于光纤结构小巧便于操作，在医学的某些应用中是理想的，例如深入到人的胃中。
事实上，基于光纤结构的激光器使得某些器件成为可能。我们可以利用定向锅台器的优点得到光纤形式的分束器。这一点对避免光纤系统连接时的衍射损耗非常有利。这样就可以不离开光纤形式完成光波的分束，利用这一特点就可以形成全光纤反射器，干涉仪和谐振腔。这种光纤激光器的设计使得低闭值操作，波长调谐和窄谱线输出都成为可能。
掺稀土元素离子激光器的一个重要性质在于其输出光谱特性受到掺杂离子周围分子环境的显著影响。这种性质引起两个可利用的特性。其一是可以通过改变基质玻璃的组份来调节指出波长。其二是当基质是玻璃时，可以观察到较宽的荧光。通过对图1—1所示的腔结构进行改进，例如加上一个波长选择反射器，就可以得到50nm或更宽范围内的可调谐激光输出。
光纤激光器可以提供许多输出波长，其中某些波长对于光通信是非常重要的。输出光波长由掺杂到纤芯中的稀土元素离子所决定。在光谱段上1．33f4m和1．55flm波长的输出是最重要的，因为它们对应于光通信的两个低损耗窗口。1．55捍m的输出操作可以利用半导体器件作为泵浦源，因此意味着用较低的成本即可实现有价值的激光输出。目前，利用光纤激光器得到了2—3捍m范围内的激光谱线输出，这个波段的输出在更低损耗的中红外通信中有着潜在的应用价值。
七．光纤激光器的现状及发展趋势
国内现状
我国商用光纤激光器目前全部依赖进口，原因是我们还没有实现光纤激光器的商品化和产业化。
我国光纤激光器的研制其实并不落后，已经有好几个单位实现了连续200W以上的输出功率，但我国光纤激光器的产业化工作明显滞后。下面分析一下我国光纤激光器产业化发展滞后的原因。
前文已经提到，发展全光纤激光器需要5大关键技术，不难看出，这5大关键技术除半导体泵浦激光器外，其他4大关键技术全部与光纤技术密切相关，准确的说，是与能量光纤
技术密切相关。能量光纤技术是以信号光纤技术为基础发展起来的，而信号光纤技术主要是为光纤通信服务的，因此，能量激光和光通信这两个技术领域通过光纤这种特殊的媒质联系起来，使从事光纤和光纤器件研制和生产的单位能够深入地介入这两个技术领域并成为其核心力量。在光通信走入低谷的时候，适逢光纤激光器取得历史性突破之时，国外许多从事光通信光纤器件研制生产的单位开始转向能量光纤器件的研制和开发，以寻求新的发展机遇、拓展生存空间。这些投入能量光纤激光器开发的单位目前已经成为光纤激光器发展的重要力量，为发展新型全光纤激光器作出了巨大贡献。
我国进行光纤器件生产和开发的单位虽然非常多，但总体技术水平较弱，在光通信走入低谷的时候，相关单位基本上只能选择在本行业苦苦支撑或关闭生产线两种方式，无力投入巨大资源进行能量光纤器件的研制和开发，所以，当全光纤激光器飞速发展对能量光纤器件提出迫切需求的时候，我国在这方面基本上还是一片空白。对于我国最早从事光纤激光器研制的单位来说，面对国内的这种局面，发展全光纤激光器基本上没有基础可言，因此，透镜整形聚焦端面泵浦外腔结构的方案成为现实选择。这种结构很接近传统的全固态激光器，对光纤技术的依赖程度很低，采用非光纤技术即可制作。但是，实践证明，光纤激光器只有采用全光纤结构才能充分体现整体的一致性、完整性、和谐性和匹配性，采用充分展现光纤激光器的优势，因此，全光纤结构方案更加符合光纤激光器发展的本质规律，所以，在世界范围内，全光纤激光器成为主流方案有其必然性。
全光纤激光器需要能量激光器技术与光纤技术有机结合起来，从某种程度上来说，光纤技术在光纤激光器的发展中所占的比重很大，因此，能量激光技术和能量光纤技术是光纤激光器发展不可或缺的两条腿。目前，我国从事光纤器件研制和生产的单位仍然主要集中在光纤通信的产业链条之中，涉足能量激光技术的很少，这是我国光纤激光器发展面临的巨大问题。本文希望我国从事光纤器件研制和生产的单位突破行业界限，关注光纤激光器的发展，积极参与新型能量光纤器件的研制开发，为我国光纤激光器国产化和产业化作出贡献。应该看到，新型大功率全光纤激光器具有广阔的市场，发展能量型光纤器件，对于光纤器件研制生产单位是大有作为的。还应该看到，国外光纤激光器取得突飞猛进的发展也是最近几年的事情，尽管我国目前与国外的水平差距很大，但是落后的时间并不长，只要我国光纤器件的研制生产单位积极开展相关产品的研制开发工作，我们是能够在光纤激光器的研制生产方面站在国际前列的
2002年南开大学报道了在掺Yb3 + 双包层光纤器中得到了脉宽4. 8ns 的自调Q 脉冲输出和混合调Q 双包层光纤激光中得到峰值功率大于8kW ,脉宽小于2ns 的脉冲输出。
2003年南开大学报道了利用脉冲泵浦获得100kW 峰值功率的调Q 脉冲,以及得到的60nm 可调谐的调Q 脉冲。
2003年11月20日报道，上海科学家在激光领域取得新成果，成功开发出输出功率高达107W的光纤激光器。此激光器的全称为“高功率掺镱双包层光纤激光器”，与目前已有的激光器相比它的维护费用和功率消耗都要低得多，寿命是普通激光器的几十倍。该课题组的负责人之一楼祺洪研究员告诉记者，激光打印有着广泛的应用前景，与市民生活直接相关的如食品的生产日期、防伪标志等，若以激光打印代替现在的油墨打印清晰度高、永不褪色、难以仿冒、利于环保，具有国际流行的新趋势。上海科学家研制的光纤激光器使光纤激光输出功率又上升了一个新台阶，最大输出功率达107W，已经遥遥领先于全国同行。
2004年，南开大学又报道了连续泵浦206kW峰值功率的调Q 脉冲。
2004年12月3日，烽火通信报道，继推出激光输出功率达100W以上的双包层掺镱光纤后，经过艰苦的攻关再创佳绩，将该类新型光纤的输出功率成功提高至440W，达到国际领先水平。
这是烽火通信在特种光纤领域迈出的重要一步，同时也是我国在高功率激光器用光纤领
域的重大突破。掺镱双包层光纤激光器是国际上新近发展的一种新型高功率激光器件，由于其具有光束质量好、效率高、易于散热和易于实现高功率等特点，近年来发展迅速，并已成为高精度激光加工、激光雷达系统、光通信及目标指示等领域中相干光源的重要候选者。双包层掺镱激光器的主要激光增益介质是双包层掺镱光纤，因此双包层掺镱光纤的性能直接决定了该类激光器的转换效率和输出功率。烽火通信作为国内唯一一家进行双包层掺镱光纤研究的单位，在成功推出输出功率达100W以上的完全可商用的双包层掺镱光纤产品后，又加大的研发力度，使得其输出功率实现440W以上，达到国际领先水平。
国外发展及现状
光纤激光器并不是什么新的器件，尽管到目前才引起广泛研究和重视。可以毫不夸张地说光纤激光器的历史和激光器本身的历史几乎一样长。第一个光纤激光器的荣誉应归于Sn5t2er 和Koester，他们在l 963年和1964年分别发表了多组份玻璃光纤中的光放大结果Lt．23，当时他们正为美国光学公司(Amer5can 0pticaI勘rpoNt50n)工作。不久以后，光纤激光器被用于光学信息处理方面的工作c31。在光纤放大器方面的早期工作还有前苏联的Letokhov 和PavliLL4J。令人感兴趣的一篇非常重要的文章是屑于高银和Hockham的c53，他们在1966年首先讨论了利用光纤作为通信介质的可能性。在光纤激光器发展的最初阶段就考虑了用半导体光源进行泵浦的可能性r61。在70年代，Bell实验室(现在的AT8LT)的一个小组也开展了这方面的研究工作。
在1975—1985这十年中有关这个领域的文章较少，不过在这十年中许多发展光纤激光器所必须的工艺技术趋于成熟。低损耗的硅单模光纤和半导体激光器都已商品化并得到了广泛的应用，而且还进行了氟化镑光纤的制作和完善了基于硅光纤的定向耦合器的制作。这些都为光纤激光器的研制铺平了道路。半导体激光器，尤其是高功率输出的半导体激光器作为泵浦源在光纤激光器中极为重要。而熔硅型定向锅台器则对全光纤的激光器的设计起着举足轻重的作用。
在80年代中后期的几年中，英国南安普敦大学的电子工程系和物理系也卷入了这个领域的研究?8Ih，他们在其中扮演了非常重要的角色，是他们演示了用MCVD方法制作的单模光纤所构成的激光器的运行，从而再度唤起人们对这个研究领域的兴趣。此后该校的这两个研究小组先后报导了光纤激光器的调Q，锁模，单纵模输出以及光纤放大器方面的研究工作。英国通信研究实验室(BTRL)于1987年首次报导了其研究结果LJlotlll。BTRL的研究人员展示了用各种定向锅合器制作的精巧的光纤激光器装置，他们在增益和激发态吸收等研究领域中也作了大量的基础工作，在用氟化桔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，最重要的是制成了利用半导体激光器作为泵浦源的光纤激光器和放大器。其它在这个领域内发表过研究成果的研究机构还有德国汉堡的技术大学E1zi，NTTL““，HoyaLIdi，日本的三菱L151，美国的P01aroid Co叩oration(’氏，斯坦福大学[”和GTEL’：；等。当然世界上还有许多研究机构活跃于这个研究领域。
八．结语
随着光通信网络及相关领域技术的飞速发展，器技术正在不断向广度和深度方面推进；技术的进步，特别是以光栅、滤波器、技术等为基础的新型器件等的陆续面市，将为器的设计提供新的对策和思路。包层泵浦器和单波长、2lRFL和3lRFL的面市，无疑体现出器的巨大潜力。尽管目前多数类型的器仍处于实验室研制阶段，但已经在实验室中充分显示其优越性。目前器的开发研制正向多功能化、实用化方向发展。其中比较突出的器类型有：能根据客户需要波长而输出特定波长的Raman 器，针对WDM系统而开发的基于超连续谱的多波长器，能改变波长间隔的多波长器。可以预见，器将成为LD的有力竞争对手，必将在未来光通信、军事、工业加工、医疗、光信息处理、全色显示和印刷等领域中发挥重要作用。
脉冲光纤激光器使用说明书
安全信息 在使用该产品之前，请先阅读和了解这份用户手册并熟悉我们为您提供的信息。 这份用户手册提供了重要的产品操作，安全以及其他信息给您以及所有将来的用户作参考。为了确保操作安全和产品的最佳性能，请遵循以下注意和警告事项以及该手册的其他信息去操作。 ●锐科公司脉冲光纤激光器是IV级的激光产品。在打开24VDC电源前，要确保连 接是正确的24VDC的电源并确认正负极，错误连接电源，将会损坏激光器。 ●该激光器在1064nm波长范围内发出超过5W、10W、15W、20W、25W、30W（根 据不同激光器型号）的激光辐射。避免眼睛和皮肤接触到光输出端直接发出或散射出来的辐射。 ●不要打开机器，因为没有可供用户使用的产品零件或配件。所有保养或维修只能在 锐科公司内进行。 ●不要直接观看输出头，在操作该机器时要确保长期配戴激光安全眼镜。 安全标识及位置 上面二个安全标识符号表示有激光辐射，我们把这符号标在产品光纤盒体盖顶上。
目录 1．产品描述 (1) 1.1 产品描述 (1) 1.2实际配置清单 (1) 1.3使用环境要求及注意事项 (1) 1.4技术参数 (2) 2．安装 (3) 2.1 安装尺寸图 (3) 2.2 安装方法 (4) 3．控制接口 (5) 4．操作程序 (6) 4.1 前期检查工作 (6) 4.2 操作步骤 (6) 4.3打标过程中应注意的事项 (6) 5．质保及返修、退货流程 (7) 5.1一般保修 (7) 5.2保修的限定性 (7) 5.3服务和维修 (7)
1．产品描述 1.1 产品描述 锐科脉冲激光器是是为高速和高效的激光打标系统而专门发展的。为工业激光打标机和其它应用提供了一款理想的高功率激光能量源。 脉冲激光器相对于传统的激光器，能够对每瓦的泵浦光转换效率提高10倍以上，低能量消耗的自动设计，适合实验室或室外操作。精巧，可独立放置，可随时使用，能够直接嵌入用户的设备上。 激光器可发出1064nm波长的脉冲激光，通过工业激光器标准接口来控制，激光器需要使用24V直流供电。 1.2实际配置清单 请根据图表1参考所包括的清单。 表1 1.3使用环境要求及注意事项 脉冲激光器需使用24VDC±1V直流电。 1)注意：使用激光器时要将接地线可靠接地。 2)没有内置可供使用的零件，所有维修应由合格的锐科人员来进行，为了防止电击， 请不要损坏标签和揭开盖子，否则产品的任何损坏将不被保修。 3)激光器的输出头是与光缆相连接的,使用时请小心处理输出头，防止灰尘或其它污 染，清洁输出端透镜时请使用专用的镜头纸。激光器没有安装在系统设备上且不 出光的时候，请将光隔离器保护罩盖好以免灰尘污染。
目录 第一章、激光基础 第二章、激光器 第三章、光纤的特性 第四章、光纤激光器 第五章、实验室激光器型号及操作安全
第一章激光基础 1.1什么是激光？ 激光在我国最初被称为“莱赛”，即英语“Laser”的译音，而“Laser”是“Light amplification by stimulated emission of radiation”的缩写。意为“辐射的受激发射光放大”，大约在1964年，根据钱学森院士的建议，改名为“激光”。激光是通过人工方式，用光或者放电等强能量激发特定的物质而产生的光。 激光的四大特性：高亮度、高单色性、高方向性、高相干性。具有高亮度的激光束经过透镜聚焦后，能在焦点附近产生数千度乃至上万度的高温，这就使其能够加工几乎所有材料。由于激光的单色性极高，从而保证了光束能精确地聚焦到焦点上，得到很高的功率密度。 1.2激光产生的基本理论 1.2.1原子能级和辐射跃迁 按照玻尔的氢原子理论，绕原子核高速旋转的电子具有一系列不连续的轨道，这些轨道称为能级,如图1-1。 图1-1 原子能级图
当电子在不同的能级时，原子系统的能量是不相同的，能量最低的能级称为基态。当电子由于外界的作用从较低的能级跃迁到较高的能级时，原子的能量增 图1-2 电子跃迁图 加，从外界吸收能量。反之，电子从较高能级跃迁到较低能级时，向外界发出能量。在这个过程中，若原子吸收或发出的能量是光能（辐射能），则称此过程为辐射跃迁。发出或吸收的光的频率满足普朗克公式（hv=E2-E1）。 1.2.2受激吸收、自发辐射、和受激辐射 受激吸收：处于低能级上的原子，吸收外来能量后跃迁到高能级，则称之为受激吸收。 自发辐射：由于物质有趋于最低能量的本能，处于高能级上的原子总是要自发跃迁到低能级上去，如果跃迁中发出光子，则这个过程称为自发辐射。
调Q光纤激光器和普通的调Q激光器一样，都是在激光谐振腔内插入Q开关器件，通过周期性改变腔损耗，实现调Ｑ激光脉冲输出。Ｑ开关是被广泛采用的产生短脉冲的激光技术之一。 现状： 调Q光纤激光器在许多领域都有着广泛应用，大功率是调Q光纤激光器的一个发展方向。全光纤化也是调Ｑ光纤激光器发展的一个重要趋势，人们陆续研发出一些全光纤的Q开光来代替传统的声光与电光调制器，大大地降低了激光器的插入损失。 用于光纤激光器的调Ｑ技术大致可以分为光纤型调;和非光纤型调Ｑ两类。非光纤型调Ｑ有光调Ｑ、电光调Ｑ、机械转镜调Ｑ和可饱和吸收体调Ｑ等。 非光纤型调Ｑ： 1.声光调Q激光器：
2.电光调Q激光器：
3.可饱和吸收体调Q激光器： 光纤型调Q装置 光纤型调Q装置有光纤迈克尔逊干涉仪调Q、光纤马赫
一曾特尔干涉仪调Q和光纤中的受激布里渊散射（ＳＢＳ）调Ｑ光纤激光器等。下面介绍混合调Q和脉冲泵浦受激布里渊散射混合调Q光纤激光器。 混合调Q光纤激光器 如图所示 得到了峰值功率3.7KW，脉宽2m的脉冲激光输出。 实验中选用掺钕双包层光纤作增益介质，光纤长7.2m,纤芯直径5.1um,数值孔径0.12。内包层为矩形结构,截面尺寸150um*75um。 泵源为800nm、3w激光二极管，有60%的泵光祸合到内包层中。 系统由一个全反镜和一个二向色镜构成驻波谐振腔。在双包层光 纤的输出端接几米长的单模光纤,实现调Q ,得到纳秒量级的激光脉冲。在腔内插人一声光调制器(AQM),使激光脉冲重复频率在6.6KHz-16.4KHZ范围内可调。 脉冲泵浦和受激布里渊散射混合调Q : 在线形腔双包层光纤激光器中,用脉冲泵浦和SBS混合调Q 。 如图所示
大功率光纤激光器研究的最新进展 敖经盛2012301020071 （武汉大学物理科学与技术学院，湖北省武汉市430072） 摘要：大功率光纤激光器具有光束质量好、寿命长、转换效率高的优点，其主 要性能已明显优于其他激光器。随着技术的进步，大功率光纤激光器还在不断取得发展突破。本文就大功率光纤激光器研究的一些关键技术的最新进展做了简要介绍。 关键词：光纤激光器；大功率；最新进展 引言： 光纤激光器具有众多令人瞩目的优点，如其波导结构与传输光纤相同，易于与传输光纤集成和耦合；基质材料具有很好的散热特性和热稳定性；与传统固体激光器相比，光纤激光器损耗小、阈值低、效率高，容易实现小巧、紧凑的结构设计，因此光纤激光器在光纤通信、传感、工业加工、国防和军事等领域被广泛应用。 近年来，光纤激光器输出功率快速增长，大功率光纤激光器几项关键技术的研究都取得了较大突破，增益光纤有了多种新型结构设计的掺杂光纤(如双包层光纤、光子晶体光纤等)；泵浦耦合技术实现了端面、侧面泵浦等多种耦合方式。光纤激光器光束合成技术的研究也取得了较多成果。下文我们详细介绍这些技术的原理及最新进展。 1.光纤激光器的原理 光纤激光器主要由泵浦源，耦合光学系统，增益光纤，谐振腔，准直光学系统等部件构成。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。
图1 光纤激光器原理图（引自文献【1】） 2.高功率光纤激光器的关键技术 2.1 增益光纤制作技术 2.1.1稀土掺杂双包层石英光纤 稀土掺杂双包层石英光纤技术最早由美国宝丽来公司和英国南安普敦大学于20 世纪80 年代末期提出。【2】它有效解决了光纤激光器中泵浦光功率与增益光纤之间的耦合效率问题，显著提高光纤激光器输出功率。稀土掺杂双包层石英光纤的研制技术因此成为了高功率光纤激光器的关键技术之一。 双包层光纤由纤芯、内包层、外包层和保护层构成，如图2所示。它比普通单模光纤增加了1 个内包层作为多模泵浦光的传输波导，泵浦光在内包层中传输时不断穿越纤芯而被其中的稀土离子吸收，并产生单模激光由纤芯波导输出。 图2 双包层光纤的结构示意图 为了使内包层中传输的泵浦光更多次地穿越掺有稀土离子的纤芯，增加泵浦长度，提高泵浦效率，研究人员提出了不同形状的内包层结构。圆形结构由于不需要额外加工，制造工艺简单，容易实现与带尾纤的泵浦光源耦合，是最先研制和使用的内包层结构。但完美的圆形对称造成内包层中存在大量的螺旋光，这部分泵浦光不经过纤芯，不被稀土离子吸收，大大降低了泵浦光的利用率。【3】后来，又逐渐研制出不同形状的内包层，如偏芯圆形、矩形、正方形、D 形、梅花形、六边形、八角形等。 但是目前非圆形的双包层光纤还存在生产工艺复杂，稳定性和一致性差，其双折射特性没有圆形保偏双包层光纤好的问题。这些问题应该可以通过技术的改进，生产工艺的改善而很快得到解决。
C1500W-2200W 连续光纤激光器 说明书 武汉锐科光纤激光技术股份有限公司Wuhan Raycus Fiber Laser Technologies Co., Ltd.
目录 1安全信息 (3) 1.1安全标识 (3) 1.2激光安全等级 (3) 1.3光学安全 (4) 1.4电学安全 (4) 1.5其他安全注意事项 (4) 2 产品说明 (5) 2.1产品特性 (5) 2.2实际配置清单 (5) 2.3开箱及检查 (5) 2.4运行环境 (6) 2.5注意事项 (6) 2.6产品性能 (7) 3安装 (8) 3.1安装尺寸图 (8) 3.2安装注意事项 (9) 3.3冷却系统要求 (11) 4产品的使用 (13) 4.1前面板 (13) 4.2后面板 (14) 4.3电源连接 (16) 4.4控制接口定义 (17) 4.5激光器工作模式及控制模式 (20) 4.6控制模式的设置 (21) 4.7超级终端模式 (21)
4.8 RS-232模式 (27) 4.9 AD模式 (30) 4.10红光控制 (33) 5常见故障及处理措施 (33) 5.1故障记录及故障的发生 (33) 5.2故障处理 (34) 6质保及返修、退货流程 (35) 6.1一般保修 (35) 6.2保修的限定性 (35) 6.3技术支持及产品维修 (36)
感谢您选择锐科光纤激光器，本用户手册为您提供了重要的安全、操作、维护及其它方面的信息。故在使用该产品之前，请先仔细阅读本用户手册。为了确保操作安全和产品运行在最佳状态，请遵守以下注意和警告事项以及该手册中的其他信息。 1.1安全标识 警告 注意 1.2激光安全等级 根据欧洲标准EN 60825-1，条款9，该系列激光器属于4类激光仪器。该产品发出波长在1080nm或1080nm附近的激光辐射，且由输出头辐射出的平均光功率为1500W~2200W（取决于机器型号）。直接或间接的暴露于这样的光强度之下会对眼睛或皮肤造成伤害。尽管该辐射不可见，光束仍会对视网膜或眼角膜造成不可恢复的伤害。在激光器运行时必须全程佩戴合适且经过认证的激光防护眼镜。 警告 全防护眼镜是具有激光波长防护选择性。故请用户选择符合产品激 光输出波段的激光安全防护眼镜。即使佩戴了激光安全防护眼镜， 在激光器通电时
关于光纤激光器的研究综述 前言 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，作为第三代激光技术的代表，具有其他激光器无可比拟的技术优越性。由于其具有绝对理想的光束质量、超高的转换效率、成本低、高稳定性以及体积小等优点，对传统的激光行业产生巨大而积极的影响。这导致了光纤激光器在近年来成为激光中的热门领域。 本文查找了以“锁模技术”“光纤激光器”“非线性偏振旋转”“超短脉冲”为主要关键字的有关的28篇文献，这些论文主要集中在激光，量子，光子等领域。锁模光纤激光器因其紧凑小巧，成本低和光束质量好等优点，近年来获得快速发展， 从发表论文的统计分析上来看，近三年年发表的文章数量占文章总数的大部分，并呈逐年增加趋势，由此可见近几年学者对光纤激光器的研究呈明显上升趋势。而在这其中大部分文章都涉及锁模光纤激光器与掺杂光纤激光器，尤其是 ++光纤激光器。它们在实用方面的优点对传统的被动锁模光纤激光器，掺33 , Yb Er 激光行业产生巨大而积极的影响，这导致了光纤激光器在近年来成为激光中的热门领域。 正文 1 锁模光纤激光器 锁模光纤激光器因其紧凑小巧、成本低和光束质量好等优点，近年来获得快速的发展。根据其锁模的原理，锁模光纤激光器可分为三类：主动锁模光纤激光器、被动锁模光纤激光器，主被动混合锁模光纤激光器。 主动锁模光纤激光器又可分为调制型锁模和注入型锁模两类。调制型主动锁模光纤激光器通常利用LiNbO3晶体作为调制器实现锁模，既可以进行振幅调制也可以进行相位调制，而注入型锁模光纤激光器主要有两种形式：一是利用行波半导体光放大器的非线性增益调制特性实现主动锁模；二是利用光纤的价差相位调制效应进行主动锁模。但主动锁模光纤激光器想走向实用化，稳定性问题是必须要解决的。 被动锁模光纤激光器通常利用半导体的可饱和吸收效应或光纤中的非线性效应作为锁模机制，它一般不需要外接施加的调制信号。半导体可饱和吸收锁模激光器的优点是容易实现激光器的自启动，而且脉冲的重复频率较稳定，脉宽小，但因为其不是全光纤的结构，故在实际应用中响应速度交大。基于光纤非线性的锁模激光器可实现全光纤的结构，克服了半导体可饱和吸收体被动锁模的缺点，响应时间小。 主被动混合锁模光纤激光器是以上两种的有机结合，因为主动锁模光纤激光器的弛豫震荡和超模噪声劣化了输出脉冲的质量，而被动锁模光纤激光器输出脉冲重复率受光纤长度的限制不可能提高，而且不容易调整和控制，所以利用主被动混合的技术，可以优化这些不足，获得最好的效果。这类激光器具有体积小、
大功率激光器说明书 KEEN-EYES大功率激光器是我公司根据刑侦工作的需要开发研制的专用痕迹提取设备。采用国际最新大功率激光技术。先进的石英光纤传输，具有输出功率大，色谱纯正，操作简单,携带方便等特点。一；技术指标： 1电源电压交流220V。输入功率300瓦。 2可分离式电源盒，直流12V，35安时锂电池组。可连续使用1.5小时。3输出光功率8W；激光颜色，绿色.。 4光缆长度3米。 5可调焦镜头。 二；使用说明： 1钥匙开关拧到1位置，为交流供电。或将主机安装到电池盒上，钥匙开关拧到2位置，为直流供电。 2插上220V电源插头，将光缆拧紧到光缆座上，（光缆座带保护功能，不接光缆没有光输出）。将手柄上调光插头，插入面板上的调光插座。3打开钥匙开关，电源接通后，红色指示灯点亮。主机处于预热过程中。蓝色指示灯亮起表示预热结束。然后按动前面板上的启动按钮，绿色指示灯亮起，激光输出。 4激光器启动时为最大功率输出。旋转面板上，或镜头上的黑色调光旋钮，可以调节输出功率大小，顺时针增大，逆时针减小。数码屏显示为即时功率值。
5旋转镜头外套可以调节光斑大小。及光斑外缘清晰。 6按动电源盒前面按钮可显示电池容量。指示条只剩红色灯亮，表示电量不足应及时充电。 7电池充电应使用本机专配充电器，不可使用其他充电器。充电器接通220V交流电源红色电源指示灯常亮。充电时，充电指示灯红色。充电指示灯变为绿色表示电池已满，充电结束。 8本机配有伸缩式镜头支架，可以固定镜头及调节镜头高度和角度。三；注意事项： 1使用完毕应及时套上光缆及光缆座防护套，避免进入灰尘。 2光缆折弯半径大于15厘米。 3清洁光缆端面应使用无尘棉签，沾无水乙醇，沿一个方向擦拭。 切不可用手指或油渍接触光缆端面。否则会造成光缆报废。 4本激光器输出功率强大，切不可直视镜头或对准人眼，否则可造成永久失明。 四；基本配置： 1主机一台。 2带镜头光缆一根。 3电池盒一个。 4充电器一个。 5伸缩光缆支架一个。 6主机电源线一根。 7充电器电源线一根。
高功率IPG光纤激光器应用简介 一、IPG光纤激光器简介 1.光纤激光器简介 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，光纤激光器可在光纤放大器的基础上开发出来:在泵浦光的作用下光纤内极易形成高功率密度，造成激光工作物质的激光能级“粒子数反转”，当适当加入正反馈回路(构成谐振腔)便可形成激光振荡输出。 2.光纤激光器的优势 首先是使用成本低，光纤激光器替代了不稳定或高维修成本的传统激光器。其次，光纤激光的柔性导光系统，非常容易与机器人或多维工作台集成。第三，光纤激光器体积小，重量轻，工作位置可移动。第四，光纤激光器可以达到前所未有的大功率(至五万瓦级)。第五，在工业应用上比传统激光器表现更优越。它有适用于金属加工的最佳波长和最佳的光束质量，而且光纤激光器在每米焊接和切割上的费用最低。第六，一器多机，即一个激光器通过光纤分光成多路多台工作。第七，免维护，使用寿命长。最后，由于其极高的稳定性，大大降低了运行中对激光质量监控的要求。简单来说就是高功率下的极好光束质量，高光束质量下的极好电光效率，高功率高光束质量下的极小体积、可移动性和柔性。 3.IPG简介 全球最大的光纤激光制造商IPG Photonics由Valentin Gapontsev博士于1991年创建，总部设在美国东部麻省。IPG在德国、美国、俄罗斯和意大利设有生产、研发基地，并在全球设有销售和服务网点，覆盖美国、英国、欧洲、印度、日本、韩国、新加坡和中国，并于2006年在美国纳斯达克上市。
十八年来，IPG致力于纵向合成，所有的核心配件均为IPG研发、生产和拥有，同时也是唯一一个能为客户提供高性价比的光纤和半导体激光器的厂家。 高功率是IPG的优势。全世界已有上千台IPG的高功率(>1KW)光纤激光器在汽车制造、船舶制造、海上平台和石油管道、航空航天和技术加工等工业领域中得以应用。在日本，我们向丰田、三菱、住友在内的客户售出了数百台IPG的大功率光纤激光器。这些激光器的成功应用，说明了IPG光纤激光已成熟，且成为制造业的技术工具之一。依近期国内各厂家、院校、集成商对IPG光纤激光器大量的订单来看，光纤激光在中国市场广泛应用的局面会很快到来，尤其是在金属加工(切割、焊接、熔覆、快速成型等)方面。 二、高功率光纤激光应用领域 1.激光焊接领域的应用 光纤激光器的光束质量好，连续功率大，适用于深熔焊和浅表热导焊。连续激光通过调制可提供激光脉冲，从而获得高峰值功率和低平均功率，适用于需要低热输入要求的焊接。由于高功率激光的调制频率高达1万赫兹，因而能够提高脉冲焊接的产能。光纤输送方式使激光能够灵活地集成在传统焊钳、振镜头、机器人和远程焊接系统内。无论采用何种光束输送方式，光纤激光器都具有无可比拟的性能。典型的点焊应用包括依靠振镜头传送光束，从而完成剃须刀片和硬盘挠曲的焊接，从而充分地利用光纤激光器的脉冲功能。光纤激光器的光斑小，焦距长，因而远距离激光焊接的能力大大提高。1-2米的工作间距与传统机器人相比使工作区域提高了数倍，配备光纤激光器的远程焊接工位包括车门焊接、多点焊接和整个车身框架的搭接焊接。光纤激光器焊接的其它例子包括传动部件全熔焊、船用厚钢板深熔焊、电池组密封焊接、高压密封等等。图1展示了光纤激光焊接的效果。
光纤激光器的工作原理及其发展前景 1 引言 光纤激光器于1963年发明，到20世纪80年代末第一批商用光纤激光器面市，经历了20多年的发展历程。光纤激光器被人们视为一种超高速光通信用放大器。光纤激光器技术在高速率大容量波分复用光纤通信系统、高精度光纤传感技术和大功率激光等方面呈现出广阔的应用前景和巨大的技术优势。光纤激光器有很多独特优点，比如：激光阈值低、高增益、良好的散热、可调谐参数多、宽的吸收和辐射以及与其他光纤设备兼容、体积小等。近年来光纤激光器的输出功率得到迅速提高。已达到10—100 kW。作为工业用激光器,现已成为输出功率最高的激光器。光纤激光器的技术研究受到世界各国的普遍重视，已成为国际学术界的热门前沿研究课题。其应用领域也已从目前最为成熟的光纤通讯网络方面迅速地向其他更为广阔的激光应用领域扩展。本文简要介绍了光纤激光器的结构、工作原理、分类、特点及其研究进展，最后对光纤激光器的发展前景进行了展望。 2 光纤激光器的结构及工作原理 2.1光纤激光器的结构 和传统的固体、气体激光器一样。光纤激光器基本也是由泵浦源、增益介质、谐振腔三个基本的要素组成。泵浦源一般采用高功率半导体激光器(LD)，增益介质为稀土掺杂光纤或普通非线性光纤，谐振腔可以由光纤光栅等光学反馈元件构成各种直线型谐振腔，也可以用耦合器构成各种环形谐振腔泵浦光经适当的光学系统耦合进入增益光纤，增益光纤在吸收泵浦光后形成粒子数反转或非线性增益并产生自发辐射所产生的自发辐射光经受激放大和谐振腔的选模作用后．最终形成稳定激光输出。图1为典型的光纤激光器的基本构型。 增益介质为掺稀土离子的光纤芯，掺杂光纤夹在2个仔细选择的反射镜之间．从而构成F—P谐振器。泵浦光束从第1个反射镜入射到稀土掺杂光纤中．激射输出光从第2个反射镜输出来。 2.2 光纤激光器的工作原理 掺稀土元素的光纤放大器促进了光纤激光器的发展，因为光纤放大器可以通过适当的反馈机理形成光纤激光器。当泵浦光通过光纤中的稀土离子时．就会被稀土离子所吸收。这时吸收光子能量的稀土原子电子就会激励到较高激射能级，从而实现离子数反转，反转后的离子数就会以辐射形式从高能级转移到基态，并且释放出能量，完成受激辐射。从激发态到基态的辐射方式有2种：自发辐射和受激辐射。其中，受激辐射是一种同频率、同相位的辐射，可
20W MOPA光纤激光器应用介绍 应用工程师：无锡创永激光刘工 微信：1039258953 2016年7月18日
20W MOPA参数表 长脉宽单脉冲能量高，热效应明显，窄脉宽单脉冲能量低，热效应弱；高频率，平均功率高，热效应明显，低频率（10KHz），平均功率低，热效应弱；低扫描速度，低填充密度，激光能量集中，热效应明显，高扫描速度，中等填充密度（0.02mm），激光能量分散，热效应弱。 （4ns400KHz），降功率频率到最大频率，功率趋于稳定。
固定脉宽，100%功率，频率由小增大，峰值功率增大，直至降功率频率 （4ns400KHz），降功率频率到最大频率，峰值功率呈反比例函数递减。 其他脉宽类似。 MOPA光纤激光器，脉宽可调，脉冲频率范围大，应用范围十分广泛，本文中介绍了20W MOPA光纤激光器部分常见应用，用于20W MOPA应用介绍和推广。其中不同材料参数设置有所差异，文中参数 可作为参考，如有不同之处，敬请谅解。
1.1 小米手机壳阳极氧化铝标刻黑色LOGO 1.2 小米充电宝阳极氧化铝标刻白色LOGO 1.3 阳极氧化铝上标刻0.8mmX0.8mm黑色二维码，显微镜下可扫描 2. 304不锈钢标刻 2.1 304不锈钢打彩色LOGO 2.2 304不锈钢名牌标刻黑色 2.3 304不锈钢深雕 3.部分高分子材料标刻 3.1 公牛插座、苹果手机数据线等某些白色高分子材料标刻深色3.2 PA66+、PE等某些黑色高分子材料标刻浅色 4. 电子器件标刻 4.1 电解电容标记黑色参数 4.2 PCB板标刻白色二维码和参数 4.3 电镀电子器件标刻 4.4 IC芯片等电子器件参数标刻 5. 漆剥除 5.1 汽车、电脑、手机等透光件漆剥除 5.2 亚克力瓶、橡胶按键表面漆剥除 5.3 电脑铝制外壳导通处漆剥除 6. 铜制器件标刻 6.1黄铜件标记白色尺寸参数 7. 微弧氧化铝合金标刻黑色名牌 8. 碳钢轴承标记黑色参数 9. 铝箔、锡箔、铜箔切割 10. 氧化锆陶瓷标刻黑色 11. 氧化钛银黑色参数标刻 12. 钛彩色标刻
SD-20A 光纤激光打标机 使用说明书安装、使用产品前请阅读使用说明
感谢您使用珊达科技公司光纤激光打标机! 请在使用光纤激光打标机前仔阅读此说明书! 第一章概述 1.1光纤激光打标机简介 激光打标机是利用激光束在各种物质表面打印上永久的标记。 激光打标机的效应主要是： 1、通过激光光能对目标物质表层的蒸发而露出物质深层； 2、通过激光光能导致表层物质的化学物理变化而"刻"出所需图案文字； 3、通过激光光能烧掉部分物质，从而显出所需刻蚀的图案、文字。 光纤激光打标机主要由：光纤激光器、振镜（打标头）、软件控制板卡、工控电脑、机箱机柜、放工件的水平台等组成。 1.2光纤激光打标机工作原理 是利用光纤激光器产生激光并用光纤导出激光然后配合光学高速扫描振镜进行工件标记的，其核心部件为光纤激光器。 光纤激光器采用掺稀土元素的光纤作为增益介质。由于光纤激光器中光纤纤芯很细，在泵浦光的作用下光纤极易形成高功率密度，造成激光工作物质的激光能级“粒子数反转”。因此，当适当加入正反馈回路构成谐振腔便可形成激光振荡。另外由于光纤基质具有很宽的荧光谱，因此，光纤激光器一般都做成可调谐的（既其波长在一定围可以调节），在打标时可以标记出几种颜色（对应材质）。 1.3特点如下： 1.SD-20A光纤激光打标机采用光纤激光器，寿命可达10万小时，性能优越世界排名靠前。 光束质量高，为基模（TEM00）输出，聚焦光斑直径不到20um。发散角是半导体泵浦激光器的1/4。单线条更细，特别适用于精细、精密打标。 2.体积小，耗电量小，整机耗电不到500W；置风冷冷却方式，抛弃了笨重的水冷机组，占地面积更小，安装更简便，真正做到了节能和便携。 3.电光转换效率高，简单易用，无须光学调整或维护，结构紧凑，系统集成度高，故障少。 4.无需进行任何维护，使用寿命长，适用于恶劣环境工作。 5.加工速度快，是传统打标机的2-3倍，光学扫描振镜，激光重复频率高，高速无畸变。
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
２０１９年激光器行业专题研究报告
摘要 ?核心逻辑：2018年激光产业中工业加工占到下游总体的比例为45%，根据IPG2018年年报披露，激光切割、焊接是其中最重要的应用领域，2016-2018年切割占总体的比例分别为51%、54%、57%，逐年提升，而焊接三年分别为18%、20%、16%。切割、焊接占据了激光行业的主要市场空间。 ?激光切割：激光切割主要优势在于单位使用成本低，随着设备价格的大幅下降其经济性凸显；激光切割从薄板往中厚板市场渗透趋势明显，还有至少翻倍以上的空间；就存量角度，根据中国激光产业发展报告（2019）及我们的估算，到2019年底我国切割用激光设备存量为6.99-8.16万台，对于传统切割方式的渗透度为26.26-30.65% ，且集中在低功率，1500W—4000W功率激光切割设备渗透率近年有望提高。 ?激光焊接：激光焊接设备单价较高，主要应用于汽车、电池等高端制造；2018年规模以上金属焊接切割厂商年收入合计达到449亿，而激光焊接对焊接市场渗透度不足30%；作为实现汽车轻量化的重要手段，激光焊接应用率有望从20%提升至60%；受益于动力锂电池厂商扩产，预计2020年该细分市场空间达35亿元；国产替代将成为激光焊接业务的另一个增长点。 ?投资建议：建议重点关注以切割、焊接为主要应用领域的激光器龙头锐科激光，关注非上市公司创鑫激光、杰普特等。?风险提示：工业激光下游需求不景气；激光器价格竞争激烈；市场渗透提升不及预期。
目录 综述：重点讨论连续/QCW光纤激光器的切割及焊接市场空间 1.光纤激光器研究框架 2.激光特性及多应用场景综述 切割：设备单价下降趋势中应用场景向中厚板材料开拓，市场空间有望翻倍 1.适用领域：工业加工中增长最快的应用领域，占比在50%以上 2.工作原理：属于热切割方法之一，一般使用激光熔化切割 3.能力与效率：切割能力因材料而异，切割效率与板材厚度呈“反比” 4.激光切割：主要优势在于单位使用成本低，设备单价下降经济性凸显 5.市场空间：设备单价下降促进中厚板市场开拓，空间有望翻倍 6.市场渗透度：对于传统切割方式的渗透度不足25.95% ，集中在低功率 焊接：主要应用于汽车、电池等高端制造，市场渗透+国产替代双轮驱动增长 1.主要方式：主要有热传导焊、深熔焊、复合焊、钎焊等方式 2.适用领域：多使用固体、半导体激光器，适用于精密加工、汽车工业等 3.优势vs劣势：加工范围广、过程简单，但采购成本高 4.市场渗透度：多应用于高端制造，对焊接市场渗透度不足30% 5.应用场景一：作为实现汽车轻量化的重要手段，未来应用率将大幅提升 6.应用场景二：动力电池厂商扩产，预计2020年细分市场空间达35亿元 7.国产替代：国产替代将成为激光焊接业务的另一个增长点
版本：V0 连续光纤激光器 使用说明书 1000W 武汉锐科光纤激光器技术有限责任公司 WuHan Raycus Fiber Laser Technologies CO., LTD
安全信息 在使用该产品之前，请先阅读和了解这份用户手册并熟悉我们为您提供的信息。这份用户手册提供了重要的产品操作，安全以及其他信息给您以及所有将来的用户作参考。为了确保操作安全和产品的最佳性能，请遵循以下注意和警告事项以及该手册的其他信息去操作。 ●连续光纤激光器是IV级的激光产品。在接入交流电源前，要确保连接是正确的三 相380VAC的电源，错误连接电源，将会损坏激光器。 ●请确保使用带有可靠接地以及过流保护装置的交流电源。使用时务必保证激光器 的可靠接地，以避免可能产生的人身伤害。 ●该激光器在1080nm波长范围内发出超过1000瓦的激光辐射。避免眼睛和皮肤接 触到光输出端直接发出或散射出来的辐射。 ●不要打开激光器，因为没有可供用户使用的产品零件或配件。所有保养或维修只 能在锐科公司内进行。 ●在操作该机器时要确保全程配戴激光安全防护眼镜。即使佩戴了激光安全防护眼 镜，也严禁直接观看输出头。 安全标识及位置 上面二个安全标识符号表示有激光辐射，我们把这符号标在产品光纤盒体盖顶上。
目录 1. 产品描述 (1) 1.1. 产品描述 (1) 1.2 实际配置清单 (1) 1.3 使用环境要求及注意事项 (1) 1.4 性能参数 (2) 2. 安装 (2) 2.1 安装尺寸图 (2) 2.2 安装方法 (4) 2.3 冷却系统要求 (4) 3. 控制接口与操作 (5) 3.1串口操作-超级终端 (8) 3.2外部RS232控制 (15) 3.3外部模拟量控制 (16) 4. 质保及返修、退货流程 (17) 4.1一般保修 (17) 4.2保修的限定性 (17) 4.3服务和维修 (17)
光纤激光器的原理及应用 张洪英 哈尔滨工程大学理学院 摘要：由于在光通信、光数据存储、传感技术、医学等领域的广泛应用，近几年来光纤激光器发展十分迅速，且拥有体积小、重量轻、检测分辨率高、灵敏度高、测温范围宽、保密性好、抗电磁干扰能力强、抗腐蚀性强等明显优势。本文简要介绍了光纤激光器的基本结构、工作原理及特性，并对目前几种光纤激光器发展现状及特点做了分析，总结了光纤激光器的发展趋势。 关键词：光纤激光器原理种类特点发展趋势 1引言 对掺杂光纤作增益介质的光纤激光器的研究20世纪60年代，斯尼泽(Snitzer)于1963年报道了在玻璃基质中掺激活钕离子(Nd3+)所制成的光纤激光器。20世纪70年代以来，人们在光纤制备技术以及光纤激光器的泵浦与谐振腔结构的探索方面取得了较大进展。而在20世纪80年代中期英国南安普顿大学掺饵(EI3+)光纤的突破，使光纤激光器更具实用性，显示出十分诱人的应用前景[1]。 与传统的固体、气体激光器相比，光纤激光器具有许多独特的优越性，例如光束质量好，体积小，重量轻，免维护，风冷却，易于操作，运行成本低，可在工业化环境下长期使用；而且加工精度高，速度快，寿命长，省能源，尤其可以智能化，自动化，柔性好[2-3]。因此，它已经在许多领域取代了传统的Y AG、CO2激光器等。 光纤激光器的输出波长范围在400~3400nm之间,可应用于：光学数据存储、光学通信、传感技术、光谱和医学应用等多种领域。目前发展较为迅速的掺光纤激光器、光纤光栅激光器、窄线宽可调谐光纤激光器以及高功率的双包层光纤激光器。 2光纤激光器的基本结构与工作原理 2.1光纤激光器的基本结构 光纤激光器主要由三部分组成：由能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可使激光介质处于受激状态的泵浦源装置。光纤激光器的基本结构如图2.1所示。
调Q光纤激光器结构示意图和M O P A光纤激光 器结构示意图 YKK standardization office【 YKK5AB- YKK08- YKK2C- YKK18】
? 调Q光纤激光器和普通的调Q激光器一样，都是在激光谐振腔内插入Q开关器件，通过周期性改变腔损耗，实现调Ｑ激光脉冲输出。Ｑ开关是被广泛采用的产生短脉冲的激光技术之一。 现状： 调Q光纤激光器在许多领域都有着广泛应用，大功率是调Q光纤激光器的一个发展方向。全光纤化也是调Ｑ光纤激光器发展的一个重要趋势，人们陆续研发出一些全光纤的Q开光来代替传统的声光与电光调制器，大大地降低了激光器的插入损失。 ? 用于光纤激光器的调Ｑ技术大致可以分为光纤型调;和非光纤型调Ｑ两类。非光纤型调Ｑ有光调Ｑ、电光调Ｑ、机械转镜调Ｑ和可饱和吸收体调Ｑ等。 非光纤型调Ｑ： 1.声光调Q激光器：
? ? 2.电光调Q激光器：
? 3.可饱和吸收体调Q激光器： 光纤型调Q装置 光纤型调Q装置有光纤迈克尔逊干涉仪调Q、光纤马赫
一曾特尔干涉仪调Q和光纤中的受激布里渊散射（ＳＢＳ）调Ｑ光纤激光器等。下面介绍混合调Q和脉冲泵浦受激布里渊散射混合调Q光纤激光器。 ? 混合调Q光纤激光器 如图所示 得到了峰值功率，脉宽2m的脉冲激光输出。 实验中选用掺钕双包层光纤作增益介质，光纤长,纤芯直径,数值孔径。内包层为矩形结构,截面尺寸150um*75um。 泵源为800nm、3w激光二极管，有60%的泵光祸合到内包层中。 系统由一个全反镜和一个二向色镜构成驻波谐振腔。在双包层光 纤的输出端接几米长的单模光纤,实现调Q ,得到纳秒量级的激光脉冲。在腔内插人一声光调制器(AQM),使激光脉冲重复频率在范围内可调。 ? ? ? 脉冲泵浦和受激布里渊散射混合调Q : 在线形腔双包层光纤激光器中,用脉冲泵浦和SBS混合调Q 。 如图所示
光纤激光器的研究 赵尚森 （河北工程大学信息与电气工程学院，河北邯郸 056038） 摘要：稀土掺杂光纤激光器是光电子技术领域的先进课题。本文分析了掺稀土光纤激光器的光学物理过程。 关键词：光纤激光器；高功率 STUDY ON THE FIBER LASER Abstract: The research of rare-earth-doped fiber lasers is one of the frontiers subjects of optoelectronic technology. The theoretical analysis of the optical physical process in doped rare-earth-fiber was given. Key words: fiber laser; high power 0 引言 激光是近代科学技术中的重大发明之一。从1960年第一台红宝石激光器出现至今已经有50余年，激光器件及激光技术已发展到相对高的水平，激光器件的种类很多，包括固体、气体、半导体、液体、化学、自由电子等激光器。 固体激光器的工作物质是掺杂的晶体和玻璃，种类很多有百余种。固体激光器件整体具有结构紧凑、牢固耐用等优点，最大输出单脉冲功率很高，另外也可以利用某些晶体实现倍频。 近年来，光纤激光器受到了广泛的关注，其主要优势有：散热性能好、转换效率高、可调谐范围宽、泵浦阈值低、光束质量高等。 1 光纤激光器简介 同传统激光器一样，光纤激光器也由泵浦原、增益介质和光学谐振腔构成。但光纤激光器的增益介质为光纤，是利用光纤端面、光纤环形镜或光纤光栅等作为反射镜来构成反射腔镜。 1.1光纤激光器分类 光纤激光器按照光纤材料的种类可以分为以下几类：⑴掺稀土元素的光纤激光器，在SiO2光纤中掺杂稀土类元素离子，例如Yb3+、Nd3+、Er3+等，制成特定波长传输的光纤激光器；⑵非线性效应光纤激光器，利用光纤本身的非线性效应制作而成，主要有受激拉曼散射光纤激光器和受激布里渊散射光纤激光器；⑶晶体光纤激光器，其增益介质为激光晶体光纤，如红宝石单晶光纤激光器和Nd3+:YAG单晶光纤激光器等；⑷塑料光纤激光器，在塑料光纤纤芯或包层内掺入激光染料作为增益介质制成光纤激光器；⑸光子晶体光纤激光器，即利用光子晶体光纤的特性制成的稀土掺杂光纤激光器。 在这几类光纤激光器中，掺稀土元素的光纤激光器发展最早、最常见，同时也是利用最广泛的。其典型的工作机理如下：掺杂光纤中的稀土离子吸收泵浦光光子，从而被激励到较高能级；这些离子经过无辐射跃迁到亚稳态的激光上能级，并可通过受激辐射跃迁到下能级产生一个与信号光光子等同的光子。当泵浦光足够强时，可在激光上、下能级间形成粒子数反转，使得掺杂光纤具有光放大的功能，即光增益。光纤激光器的基本构造如图1-1所示：
RFL-P100M 脉冲光纤激光器 使用说明书 武汉锐科光纤激光技术股份有限公司Wuhan Raycus Fiber Laser Technologies CO.,LTD.
安全信息 在使用该产品之前，请先阅读和了解这份用户手册并熟悉我们为您提供的信息。 这份用户手册提供了重要的产品操作，安全以及其他信息给您以及所有将来的用户作参考。为了确保操作安全和产品的最佳性能，请遵循以下注意和警告事项以及该手册的其他信息去操作。 ●锐科公司脉冲光纤激光器是IV级的激光产品。在打开24V DC电源前，要确保连接 是正确的24V DC的电源并确认正负极，错误连接电源，将会损坏激光器。 ●该激光器在1060~1085nm波长范围内发出超过100W的激光辐射。避免眼睛和皮肤 接触到光输出端直接发出或散射出来的辐射。 ●不要打开机器，因为没有可供用户使用的产品零件或配件。所有保养或维修只能在 锐科公司内进行。 ●不要直接观看输出头，在操作该机器时要确保长期配戴激光安全眼镜。 安全标识及位置 上面二个安全标识符号表示有激光辐射，我们把这符号标在产品光纤盒体盖顶上。
目录 1．产品描述 (1) 1.1.产品描述 (1) 1.2.实际配置清单 (1) 1.3.使用环境要求及注意事项 (1) 1.4.技术参数 (2) 2.安装 (3) 2.1.安装尺寸图 (3) 2.2.安装方法 (4) 3.控制接口 (5) 3.1.前期检查工作 (8) 3.2.操作步骤 (8) 3.3.打标过程中应注意的事项 (9) 4.质保及返修、退货流程 (9) 4.1.一般保修 (9) 4.2.保修的限定性 (9) 4.3.服务和维修 (10)
光纤激光器的控制系统 随着激光器在切割、焊接、表面处理等广泛应用。文中设计了应用于激光打标的功率控制系统，采用数字电位器方式使激光器的性能得到大幅提高，硬件电路设计结构简单、系统响应速度快，不需要额外器件，成本低廉、功能齐全、实用性强。 1、系统总体设计 1.1、控制系统设计 控制系统主要由单片机MC9S12XDP512、开关电源PC0-6131、数字电位器DS1867、数字温度传感器DS18B20、LCD1602显示器、键盘和报警装置等组成。 系统进行读写操作时，光纤激光器输出功率由单片机进行控制调节，提供所需要的激光功率，功率设定时，由单片机MC9S12XDP512对数字电位器DS1867输出电阻进行控制，以改变开关电源控制端的输入电压，使开关电源的输出电流改变，得到光纤激光器输出功率所需要的驱动电流，从而实现激光输出功率的变化。同时利用数字温度传感器对光纤激光器工作环境温度进行采集，利用单片机实现对温度数据的处理，当温度超出规定的40℃时，单片机会控制发光二级管进行温度报警，并利用LCD显示装置显示信息，用户可实时了解激光器的工作情况。 1.2、控制原理 激光器为电流型驱动器件，驱动电流是输出光功率的前提，通过改变激光器电源电流的大小来改变激光器的输出功率。系统控制激光器的输出功率的基本方法是：由单片机控制数字电位器DS1867的输出电阻，使开关电源控制端的电压改变，从而控制了开关电源的输出电流，改变光纤激光器功率的输出。 数字电位器DS1867的输出电阻由式(1)计算 R=D×RWL+RW (1) 其中，RW为滑臂电阻，即为内部电位器电子开关电阻，通常RW≤100 Ω，典型值为40 Ω；RWL为数字电位器DS1867内部电子阵列中每个电阻单元的阻值；D为输入的数字量。根据光纤激光器功率控制的要求，即用户对光纤激光器的输出功率性能的要求，设计出用户要求的10等级功率输出产品，不同的功率等级输出对激光打标的对象有不同的要求。经实验得出，系统设计需要开关电源输出电流的变化范围为0～12 A，功率对应电流线性输出，允许功率稳定度有1％的误差波动。把光功率分成10个等级输出，输入数字量D的值如表1所示，可以通过查表实现。 2、系统的硬件设计 2.1、单片机的选择 单片机MC9S12xDP512是Freescale公司生产的一种16位器件，其包括大量的片上存储器和外部I／O。由16位中央处理单元(CPU12X)、512 kB程序Flash、12 kB RAM、8 kB 数据Flash组成片内存储器。同时还包含两个异步串行通信接口(SCI)、一个串行外设接口(SPI)、一个8通道输入捕捉／输出比较(IC／OC)定时模块(TIM)、16通道12位A／D转换器(ADC)和一个8通道脉冲宽度调制模块(PWM)。MC9S12XD512具有91个独立的数字I ／O口，其中某些数字I／O口具有中断和唤醒功能。该单片机功能强大、运算速度快、可