常用主流激光器介绍及应用
发布:博科斯光电  时间:2024-01-10  浏览:3730
1.按工作方式分为: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,广泛应用于激光切割、焊接和熔覆领域。其工作特性是工作物质的激发和相应的激光输出可以在长时间内以连续的方式持续。由于设备的过热效应在连续运行过程中往往是不可避免的,因此在大多数情况下必须采取适当的冷却措施。
脉冲激光器输出功率大,适用于激光打标、切割、测距等。其工作特性包括激光能量压缩形成窄脉冲宽度、高峰值功率和可调重复频率,主要包括调Q、锁模、MOPA等方法。由于增加单脉冲功率可以有效地减少过热效应和切边效应,因此它主要用于精细加工。
2.按工作波段分为: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应用广泛的10.6微米CO2激光器;
近红外激光器应用广泛,包括1064~1070nm在激光加工领域;1310和1550nm的光纤通信领域;激光雷达测距领域的905nm和1550nm;878nm、976nm等,用于泵浦应用;
由于可见光激光器的频率可以是532nm到1064nm的两倍,532nm绿色激光器广泛应用于激光加工、医疗应用等。;
紫外激光器主要包括355nm和266nm。由于紫外线是一种冷光源,它主要用于精细加工、标记、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气体激光器主要包括以CO2气体分子为工作介质的CO2激光器。它们的激光波长分别为10.6微米和9.6微米。
主要特点:
-波长适合加工非金属材料,弥补了光纤激光器不能加工非金属的问题,在加工领域具有与光纤激光加工不同的特点;
-能量转换效率约为20%~25%,连续输出功率可达104W水平,脉冲输出能量可达104焦耳水平,脉冲宽度可压缩至纳秒级;
-波长正好在大气窗口内,对人眼的危害比可见光和1064nm红外光小得多。
它广泛应用于材料加工、通信、雷达、诱导化学反应、外科手术等。它还可以用于激光诱导热核反应、同位素的激光分离和激光武器。
3.2光纤激光器是指使用稀土元素掺杂的玻璃纤维作为增益介质的激光器。由于其优越的性能和特性,以及成本优势,它是目前应用最广泛的激光器。其特点如下:
(1) 光束质量好:光纤的波导结构决定了光纤激光器容易获得单横模输出,受外界因素影响小,可以实现高亮度的激光输出。
(2) 输出的激光有很多波长:这是因为稀土离子的能级非常丰富,稀土离子的类型也很多;
(3) 高效:商用光纤激光器的整体电光效率高达25%,有利于降低成本、节能环保。
(4) 良好的散热特性:玻璃材料具有极低的体积面积比、快速散热和低损耗,因此转换效率高,激光阈值低;
(5) 结构紧凑,可靠性高:谐振腔内无光学透镜,具有传统激光器无法比拟的免调整、免维护、高稳定性的优点;
(6) 制造成本低:玻璃光纤制造成本低,技术成熟,具有光纤可绕性带来的小型化、集约化优势。
光纤激光器有着广泛的应用,包括激光光纤通信、激光空间远程通信、工业造船、汽车制造、激光雕刻、激光打标、激光切割、印刷滚筒、军事防御和安全、医疗设备和设备,以及用作其他激光泵的濮院等。
3.3固态激光器的工作介质是绝缘晶体,通常通过光泵浦激发。
YAG激光器(掺铷钇铝石榴石晶体)通常使用氪灯或氙灯作为泵浦灯,因为只有少数特定波长的泵浦光会被Nd离子吸收,大部分能量会转化为热能。通常YAG激光器的能量转换效率较低。而缓慢的加工速度逐渐被光纤激光器所取代。
新型固态激光器,由半导体激光器泵浦的高功率固态激光器。优点是能量转换效率高,半导体激光器的电光转换效率高达50%,远高于闪光灯;操作过程中产生的反应热小,介质温度稳定,可以制成完全固化的器件,消除了振动的影响,而且激光谱线更窄,频率稳定性更好;寿命长,结构简单,使用方便。
与光纤激光器相比,固态激光器的主要优点是单脉冲能量更高。结合超短脉冲调制,连续功率一般在100W以上,峰值脉冲功率可高达109W。然而,由于工作介质的制备更复杂,因此成本更高。
主波长为1064nm近红外,通过倍频可以获得532nm固态激光器、355nm固态激光器和266nm固态激光器。
3.4半导体激光器,又称激光二极管,是一种以半导体材料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,因此非常适合小型化和轻量化需求。它的光电转换率高,寿命长,而且不需要维护。它经常用于定点、显示、通信测距等场合。它也经常被用作其他激光器的泵浦源。激光二极管、激光指示器和其他熟悉的产品都使用半导体激光器。
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