光纖激光器是一種以摻稀土元素(如鐿、鉺、銩等)的玻璃光纖作為增益介質的激光裝置,通過泵浦光激發實現粒子數反轉,并在諧振腔中形成激光振蕩輸出屬于固體激光器,具有光電轉換效率高、結構簡單、光束質量好等明顯優勢,在多個領域得到廣泛應用。
光纖激光器基于受激輻射原理工作。泵浦源(如半導體激光器)產生的泵浦光通過耦合器進入摻雜稀土元素(如鉺、鐿、釹等)的光纖中。稀土離子吸收泵浦光能量后躍遷至高能級,隨后通過受激輻射回到低能級,釋放出與入射光子相同頻率、相位和方向的光子,形成激光輸出。光纖同時作為導波介質,引導激光在纖芯內傳播,并通過諧振腔(如光纖光柵)形成正反饋,實現激光振蕩。
核心結構
增益光纖:摻雜稀土元素的光纖,是激光產生的核心介質。其性能直接影響激光的輸出特性。
泵浦源:提供能量的外部光源,通常為半導體激光器。泵浦光通過耦合器注入增益光纖。
諧振腔:由光纖光柵、反射鏡或波長選擇元件構成,提供光反饋并放大受激輻射光。
耦合器:將泵浦光耦合到增益光纖中,同時輸出激光信號。
控制系統:包括電源系統、溫度控制和安全保護模塊,確保激光器穩定運行。
技術特點:
高光束質量:光纖的波導特性使激光光束質量良好,適用于高精度加工。
高轉換效率:光電轉換效率可達20%以上,大幅節約能耗。
高可靠性:光纖激光器結構緊湊,免維護,適用于惡劣工作環境。
熱管理:光纖表面積/體積比高,散熱快,無需復雜冷卻系統。
靈活性高:光纖可柔性傳輸,支持多維空間加工,機械系統設計簡單。