激光設(shè)備中的光纖激光器
激光設(shè)備被廣泛應(yīng)用于材料加工、電子信息、航空航天、醫(yī)療、軍事武器、通訊等眾多下游行業(yè)。激光加工技術(shù)的出現(xiàn)和推廣,改變了汽車(chē)、機(jī)械、消費(fèi)電子等傳統(tǒng)行業(yè)的生產(chǎn)加工模式,為光伏電池、鋰電池等新能源技術(shù)的實(shí)現(xiàn)提供了支撐。
典型的激光器,由激光工作物質(zhì)(發(fā)出能量)、泵浦源(提升能量)、光學(xué)諧振腔(傳播能量)等部分組成。泵浦源為激光器的光源,諧振腔為泵浦光源與增益介質(zhì)之間的回路,增益介質(zhì)指可將光放大的工作物質(zhì)。
近年來(lái),光纖激光器輸出功率快速增長(zhǎng),高功率光纖激光器各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的研究都取得了較大突破,增益光纖有了多種新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的摻雜光纖(如雙包層光纖、光子晶體光纖等);泵浦耦合技術(shù)實(shí)現(xiàn)了端面、側(cè)面泵浦等多種耦合方式;激光模式控制技術(shù)解決了高功率光纖激光器光束質(zhì)量和輸出功率之間的矛盾;光纖激光器光束合成技術(shù)的研究也取得了較多成果。
光纖激光器具有輸出激光光束質(zhì)量好、能量密度高、電光效率高、使用方便、可加工材料范圍廣、綜合運(yùn)行成本低等諸多優(yōu)勢(shì)。因此廣泛應(yīng)用于雕刻、打標(biāo)、切割、鉆孔、熔覆、焊接、表面處理、快速成形等材料加工領(lǐng)域,被譽(yù)為“第三代激光器”。
光纖激光器具有眾多令人矚目的優(yōu)點(diǎn),如其波導(dǎo)結(jié)構(gòu)與傳輸光纖相同,易于與傳輸光纖集成和耦合;基質(zhì)材料具有很好的散熱特性和熱穩(wěn)定性;與傳統(tǒng)固體激光器相比,光纖激光器損耗小、閾值低、效率高,容易實(shí)現(xiàn)小巧、緊湊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。
激光器作為產(chǎn)業(yè)鏈中游環(huán)節(jié),主要上游原材料為光學(xué)材料、光學(xué)器件等。光學(xué)材料中芯片、有源光纖等在原材料成本構(gòu)成中占比較高,對(duì)激光器的生產(chǎn)成本有較大影響。中游為各種激光器及配套設(shè)備。下游激光加工設(shè)備的應(yīng)用市場(chǎng)十分廣泛,目前已滲透到消費(fèi)電子、高端材料、半導(dǎo)體加工、汽車(chē)、船舶、通訊、醫(yī)療美容、軍事等眾多領(lǐng)域。