主流激光器介绍及应用
发布:博科斯光电  时间:2024-01-06  浏览:118550
自第一台固体脉冲红宝石激光器问世后,激光器的研制发展非常迅速,各种工作物质、运转方式的激光器不断出现。激光器有各种分类方法:
1. 根据工作方式可分为:连续激光器、准连续激光器、脉冲激光器、超短脉冲激光器。
连续激光器的激光输出是连续的,广泛运用于激光通信,传感,大功率的可以用于切割、焊接和熔覆领域。其工作特点是工作物质的激励和相应的激光输出,可以在一段较长的时间范围内以连续方式持续进行。由于连续运转过程中往往不可避免地产生器件的过热效应,因此多数需采取适当的冷却措施。
脉冲激光器它具有较大输出功率,适合于激光打标、切割、测距等。其工作特点,通过激光能量压缩方式,形成窄脉宽高峰值功率、可调重复频率,主要有调Q、锁模、MOPA等方式。由于是通过提高单脉冲功率方式可有效降低过热效应和减小崩边效果,多应用于精细加工。
2. 根据工作波长可分为:红外激光器、可见光激光器、紫外激光器、X射线激光器
中红外激光器主要是10.6um的CO2激光器应用比较多;
近红外激光器应用比较广,在激光加工领域主要有1064~1070nm;光纤通讯领域主要有1310和1550nm;激光雷达测距领域主要有905nm和1550nm;泵浦应用的878nm,976nm等;
可见光激光器由于可以通过1064nm倍频出532nm,所以532nm的绿光激光器应用比较多,多应用在激光加工、医疗应用等;
紫外激光器主要有355nm和266nm,由于紫外属于冷光源,多应用在精细加工、打标、医疗应用等。
3. 按工作介质分为:气体激光器、光纤激光器、固体激光器、半导体激光器等。
3.1 气体激光器主要有CO2激光器,是以CO2气体分子为工作介质,其激光波长为10.6um和9.6um。
主要特点:
-波长适合加工非金属材质,弥补光纤激光器不能加工非金属的问题,并且在加工领域与光纤激光器加工有不同的特点;
-能量转换效率约为20%~25%,连续输出功率可达104W量级,脉冲输出能量可达104焦耳量级,脉冲宽度可压缩到纳秒级;
-波长正好处于大气窗口,并且对人眼的危害比可见光和1064nm红外光要小得多。
广泛用于材料加工、通信、雷达、诱发化学反应、外科手术等方面,还可以用于激光引发热核反应、激光分离同位素及激光武器等。
3.2 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。因其优越的性能和特性,以及成本优势是目前应用最广的激光器。特点如下:
(1)光束质量好:光纤的波导结构决定了光纤激光器易于获得单横模输出,且受外界因素影响很小,能够实现高亮度的激光输出。
(2)输出激光波长多:这是因为稀土离子能级非常丰富及其稀土离子种类多;
(3)高效率:商业化光纤激光器的总体电光效率高达25%,有利于降低成本,节能环保。
(4)散热特性好:玻璃材料具有极低的体积面积比,散热快、损耗低,所以转换效率较高,激光阈值低;
(5)结构紧凑,可靠性高:谐振腔内无光学镜片,具有免调节、免维护、高稳定性的优点,这是传统激光器无法比拟的;
(6)制造成本低:玻璃光纤制造成本低、技术成熟及其光纤的可绕性所带来的小型化、集约化优势。
光纤激光器应用范围非常广泛,包括激光光纤通讯、激光空间远距通讯、工业造船、汽车制造、激光雕刻激光打标激光切割、印刷制辊、军事国防安全、医疗器械仪器设备、作为其他激光器的泵浦源等等。

3.3 固体激光器的工作介质是绝缘晶体,一般采用光泵浦激励。
YAG激光器(掺铷钇铝石榴石晶体)常用氪气或氙气灯管作为泵浦灯,因为仅有少数特定波长泵浦光会被Nd 离子吸收,大部分能量会转变成热能,通常情况下 YAG 激光器能量转换效率较低。以及加工速度慢逐渐被光纤激光器所替代。
新型固体激光器,使用半导体激光器泵浦的高功率固体激光器。优点有能量转换效率高,半导体激光器电光转换效率高达50%远高于闪光灯;工作时产生的无功热量小,介质温度稳定,可制成全固化器件,消除振动的影响,激光光谱线更窄,频率稳定性更好;寿命长,结构简单,使用方便。
固体激光器主要优于光纤激光器的是单脉冲能量更高,结合超短脉冲调制,一般连续功率在100W以上,脉冲峰值功率可高达109W。但由于工作介质的制备较复杂,所以价格较贵。
主要波长是1064nm的近红外,可以通过倍频得到532nm固体激光器、355nm固体激光器、266nm固体激光器。
3.4 半导体激光器又称激光二极管,是用半导体材料作为工作物质的激光器。
半导体激光器不需要复杂的谐振腔结构,因此十分适宜小型化、轻量化的需要。其光电转化率高,寿命长,不需要维护的特性,使其常被应用于指向、显示、通信测距等场合,同时也常用作其他激光器的泵浦源。激光二极管、激光笔等我们熟悉的产品,其中都用到了半导体激光器。
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