千瓦级光纤激光器技术

更新时间：2018-02-03

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光纤激光器将主动（激光增益）光纤与一个或多个泵浦激光器（通常是激光二极管）结合在一起。光纤激光器有许多类型，包括低功率连续（CW）激光器、低能量和高能量脉冲激光器，这其中又包括超快光纤激光器。但是提起光纤激光器，也许很多人想到只是千瓦级连续光纤激光器，这类光纤激光器主要用于材料加工，包括切割、焊接、钎接、表面处理及其他诸多应用，并且光纤激光器正研究用于军事领域作为定向能武器。
　　
　　光纤本质上是一种非常细的长棒，这种构造使其成为两种具有特别高的表面积与体积比的激光器中的一种（另一种是碟片激光器——宽的、极短的棒），这类激光器更容易保持冷却。光纤激光器的结构相对比较简单，易于维护；而且这类激光器体积紧凑，并且由于采用激光二极管泵浦，坚固且寿命长。
　　
　　大范围的功率和波长
　　
　　IPG Photonics公司市场开发Alexei Markevitch概述了千瓦级光纤激光器的波长和功率范围。“IPG公司生产波长为1μm（掺镱光纤）和1.5μm（掺铒光纤）的标准千瓦级CW激光器，同时也生产波长为2μm（掺铥光纤）的定制千瓦级光纤激光器，以及通过拉曼频移实现的波长在1.1~1.7μm之间的激光器。”他说道，“较长的波长使得非金属材料加工和其他新应用成为可能，并且被认为是人眼安全的，因为这些波长处的人眼损伤阈值比在1μm波长处高出很多数量级。”
　　
　　Markevitch指出千瓦级光纤激光系统工作在CW或高达5kHz的调制模式下，并具有从10%到全功率、且光束发散或光束轮廓无变化的动态范围。
　　
　　Markevitch介绍说，在1μm波段，IPG公司的单模YLS-SM掺镱光纤激光器能提供1~10kW的功率范围。这些单模系统用于那些需要*功率和*亮度的先进材料加工应用中，例如精细切割和表面结构化、高反射率金属的切割、微焊接、烧结和雕刻，以及远程加工和定向能应用。
　　
　　“IPG公司的多模YLS掺镱CW光纤激光器，提供1~100kW的功率范围，甚至可以根据客户要求定制高达数百千瓦的激光器。”Markevitch表示，“它们具有许多用途，包括切割、钻孔、钎接、焊接、退火、热处理和熔覆。随着设计的不断完善，标准工业YLS系统的电光转换效率现在已经达到了超过40%，业界记录的YLS-ECO系列的电光转换效率超过50%。”
　　
　　相同的多模YLS激光器用于高、低亮度的应用，例如焊接、钻孔和精密切割——“这是一种前所未闻的能力。”Markevitch说道，“高亮度允许使用长焦加工透镜，用于大大改进场深，并将对光学元件的损伤降到zui低。”

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