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2015光纖激光器技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)分析
2015/3/24 8:32:26 來(lái)源:中國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究網(wǎng) 【字體:大 中 小】【收藏本頁(yè)】【打印】【關(guān)閉】
核心提示: 光纖激光器具有諸多好處,例如長(zhǎng)壽命、低復(fù)雜度、降低運(yùn)行成本以及維護(hù)要求低。如今,可以在繁多的基于光纖的產(chǎn)品中,找到功率量級(jí)與過(guò)去采用二氧化碳激光器的應(yīng)用需求光纖激光器具有諸多好處,例如長(zhǎng)壽命、低復(fù)雜度、降低運(yùn)行成本以及維護(hù)要求低。如今,可以在繁多的基于光纖的產(chǎn)品中,找到功率量級(jí)與過(guò)去采用二氧化碳激光器的應(yīng)用需求相匹配的光纖激光器。
光纖激光器最早于1961年歸功于EliasSnitzer,并于1962年由美國(guó)通用電氣公司(GE)和美國(guó)國(guó)際商用機(jī)器公司(IBM)的兩個(gè)小組,首次演示驗(yàn)證了從半導(dǎo)體二極管發(fā)射相干光(首臺(tái)二極管激光器)。從此以后,光纖激光器技術(shù)的功率量級(jí)得以極大提高,達(dá)到了成熟的、“歷史性的”二氧化碳激光器技術(shù)的水平。正是在這50千瓦平均功率的量級(jí)上,技術(shù)方面的差異引出最清晰的焦點(diǎn):一個(gè)50千瓦的二氧化碳激光器占據(jù)了一間小房子的空間,而一個(gè)50千瓦光纖激光器僅占用接近一個(gè)大的冷凍柜空間。
光纖激光器的其他各項(xiàng)好處,例如使用方便、結(jié)構(gòu)組成簡(jiǎn)單、接近零維護(hù)、轉(zhuǎn)換效率高以及運(yùn)行成本低等,已被廣泛接受。因?yàn)橐恍┯脩魰?huì)更喜歡與熟悉的產(chǎn)品和技術(shù),因?yàn)橐恍┯脩魧幙梢恢辈捎靡咽煜さ漠a(chǎn)品和技術(shù),以及保持與激光器供應(yīng)商之間已建立關(guān)系,目前采用的二氧化碳技術(shù)始終難以被取代。
光纖激光器結(jié)構(gòu)
光纖激光器包括一系列物理性拼接在一起的光纖構(gòu)件,使激光束不離開(kāi)光纖組成的光纜,直至激光束從聚焦于工件的光纖顯現(xiàn)。當(dāng)這種工程方法與使用單發(fā)射泵二極管相結(jié)合時(shí),其結(jié)果是可獲得最強(qiáng)大和持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的激光工具。單發(fā)射泵二極管的平均故障間隔時(shí)間(MTBF)壽命達(dá)到30萬(wàn)小時(shí)。雖然這是以可靠的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),但這些數(shù)值實(shí)在太高,有些激光器用戶難以置信�;蛟S,給予這些典型電信壽命時(shí)間數(shù)值的可信度缺乏,至少部分地是因?yàn)榕c采用二極管條或者二極管堆棧作泵有關(guān)的壽命時(shí)間問(wèn)題。就在光纖激光器問(wèn)世之前,許多以二極管條、特別是二極管堆棧作泵的固態(tài)(DPSS)激光器,其可靠性聲譽(yù)相當(dāng)差。
光纖激光器技術(shù)面臨著許多挑戰(zhàn):對(duì)背向反射的敏感性;隨著時(shí)間推移,神秘光子暗化效應(yīng)或者光纖退化;以及最近認(rèn)知的,切割厚度大于15毫米的材料時(shí),各種紅外(IR)固態(tài)激光器(盤和光纖兩者),與二氧化碳激光器之間的差異。雖然對(duì)于解決這些問(wèn)題的完整解釋超出了本文的范疇,但所有這些問(wèn)題現(xiàn)在已經(jīng)得到解決。
低功率光纖激光器的發(fā)展
由于在譜系高低功耗兩端的大批量銷售,已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了垂直整合所取得的規(guī)模經(jīng)濟(jì)。在低功率的檔次上,低功率光纖激光器的銷量已使閃光燈泵激光打標(biāo)機(jī)的銷量黯然失色。已經(jīng)售出了數(shù)以萬(wàn)計(jì)的這種低功率裝置,幾乎每一個(gè)標(biāo)識(shí)系統(tǒng)制造商在其產(chǎn)品陣容都有一個(gè)基于光纖激光器的打標(biāo)機(jī)。
已有必要在對(duì)光纖激光器科學(xué)的深入理解基礎(chǔ)上,覆蓋整個(gè)激光器功率范圍,嚴(yán)格控制各個(gè)光纖激光器系統(tǒng)中每一個(gè)基于光纖組件的技術(shù)指標(biāo)。這已導(dǎo)致構(gòu)建一個(gè)能夠加以混合和匹配,形成廣泛激光器系列的光纖組件的大型“工具箱”。對(duì)超短脈沖激光器業(yè)界正在生產(chǎn)和使用的光纖激光器產(chǎn)品系列的簡(jiǎn)要考查說(shuō)明了這一點(diǎn)。
在低平均功率領(lǐng)域里,這項(xiàng)可擴(kuò)展模塊化技術(shù)走向何方?答案是,在許多不同的方向。在產(chǎn)品范疇的低功率端,我們將介紹一部分,但并非所有的方向。
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