全固态双脉冲激光器
电光调Q双脉冲输出Nd:YAG全固态激光器
李峰王君涛殷苏勇朱小磊*
（中国科学院上海光学精密机械研究所，
上海市全固态激光与应用重点实验室,上海 201800）
摘要：文章设计了LD双端面抽运传导冷却复合Nd:YAG晶体电光调Q激光器，实现脉冲间隔可调的双Q脉冲输出。用两个光纤耦合输出的LD模块作为抽运源，BBO晶体作为Q开关，在一个泵浦周期内两次启动Q开关，获得脉冲能量大于14 mJ/脉冲，脉宽≤18 ns，脉冲间隔200 μs-230 μs可调的双Q脉冲输出，激光器重复频率50Hz，光-光转换效率达到24%。探索了用KD*P调Q晶体开关实现稳定双脉冲输出的可行性，通过抑制压电环效应，消除子脉冲现象，最终获得脉冲能量约11mJ/脉冲，脉宽约≤18ns。
关键字激光技术；Nd:YAG激光器；双脉冲激光； KD*P调Q；BBO调Q
中图分类号：TN248.1 文献标识码 A
Electro-optical Q-switched Double-pulse Laser output Nd:YAG All Solid-State Laser Li Feng Wang Juntao Yin Suyong Zhu Xiaolei*
Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics,Chinese Academy of Sciences, Shanghai Key Laboratory of All Solid-State Laser and Applied Techniques, Shanghai 201800, China
Abstract A LD dual-end pumped, conductively cooled, electro-optical Q-switched composite Nd:YAG laser is designed. Double-pulse laser output with adjustable pulse interval is achieved. By using two fiber-coupled LD modules as the pumping source, BBO crystal as the Q-switch, we acquire double-pulse laser output by opening the Q-switch twice in a pumping cycle time, and the laser is capable of producing two Q-switched 1064nm laser with the single pulse energy more than 14 mJ and pulse width less than 18 ns, the interval between the two pulses is adjustable from 200μs to 230μs at the repetition of 50 Hz, the optical-to-optical efficiency reaches 24%. Furthermore, we explore the feasibility of stable double-pulse laser output by using the Q-switched crystal KD*P, by suppressing the piezoelectric ring effect of KD*P, we
remove the sub-pulse phenomenon and obtain double-pulse laser output with 11 mJ per pulse and pulse width less than 18 ns.
Key words laser technology; Nd:YAG lasers; double-pulse laser;
KD*P Q-switch; BBO Q-switch
OCIS codes: 140.3470; 140.3540; 140.3580; 280.1910
作者简介：李峰（1987--），男，硕士研究生，主要从事双脉冲激光器技术研究。E-mail：lf5322@https://www.wendangku.net/doc/ee2286554.html,
导师简介：朱小磊（1966--），男，研究员，博士生导师，主要从事固体激光器技术及激光器应用系统等方面的研究。xlzhu@https://www.wendangku.net/doc/ee2286554.html,
1 引言
双脉冲全固态激光器在大气环境监测、精细加工、动态全息成像等领域都有较大的应用需求[1~3]。研究表明，采用双激光脉冲打孔技术，在有效提高精细加工效率的同时，又能显著地改善激光打孔的质量[2]。但这种双激光脉冲打孔技术要求将调Q双脉冲间隔控制在200 ns以内，否则这种优势将很难体现，这对激光器的双脉冲控制技术提出了很高的要求[4]。此外，在动态全息检测领域，为了实现对快速事件发展过程的连续观察，则要求双脉冲激光输出激光器作为主动成像光源[3]。这种成像技术通常要求的双脉冲激光间隔为1 μs– 1000 μs之间，通过把微秒量级间隔的两个脉冲照明拍摄出来的两个全息图叠置在同一张全息底板上, 可以将被测物体的任何瞬态扰动都显现在双激光脉冲全息图的干涉条纹上，因而获得被测物体的动态信息。
调Q双脉冲激光器的另外一个重要的应用是作为差分吸收大气探测激光雷达的光发射源或光泵浦源。2003年，美国NASA研制成功的Ho:Tm:YLF双脉冲激光振荡器[5]，利用最大抽运能量为3 J的半导体激光阵列脉冲泵浦，采用一个泵浦周期两次打开调Q开关技术实现中红外2.053 μm波长的双脉冲激光输出，直接用于大气探测。该激光振荡器输出两个能量相等调Q脉冲，每个脉冲能量达到66 mJ。为了进一步提升单脉冲能量，又采用主振荡器功率放大技术，最终获得600 mJ的调Q双脉冲激光输出。2005年该课题组报道的Ho:Tm:LuLF晶体
激光器[6]，已将调Q双脉冲激光器输出脉冲能量提升到1 J量级。2008年，在德国研制的差分吸收雷达系统CO2-IPDA(integrated path differential absorption lidar)系统中[7]，研制了类似的氙灯抽运Nd：YAG的双脉冲调Q激光器作，该激光器在10 Hz重复频率下，经过放大器放大后获得最大脉冲能量100 mJ的1064 nm 双脉冲输出，脉冲宽度8 ns。
本文研究工作瞄准差分吸收大气探测激光雷达泵浦源的应用需求，设计了电光调Q双脉冲全固态激光器，比较研究了BBO与KD*P晶体开关调Q双脉冲实现的可行性和性能差异。采用BBO晶体开关实现双脉冲输出，可获得较高的脉冲能量及光-光转换效率。而KD*P晶体开关由于存在严重的压电环效应，极易出现子脉冲现象，对调Q双脉冲的稳定输出带来严重的负面影响。
2实验理论分析和实验装置
图1是实验设计的LD双端面抽运双脉冲输出Nd:YAG激光器原理光路图。出于方便以后种子激光注入锁定应用的考虑，谐振腔设计采用平行平面腔结构，几何腔长约为1100mm，U形排布利于结构紧凑稳定。
图1 LD双端泵浦Nd：YAG双脉冲激光器原理光路图
Fig.1 Schematic of LD dual-end pumped double-pulsed Nd:YAG laser
QWP:quarter wave plate; QS:Q-switch P:polarizer
激光增益介质采用直径为4 mm、双端键合的YAG/Nd:YAG/YAG复合结构晶体棒，晶体总长30 mm，其中掺杂部分长度为20 mm，Nd3+掺杂浓度为0.5at.%。
采用这种复合晶体结构能有效的减小端面效应及热焦距，在实验允许的最大抽运功率内，由热透镜的焦距公式[8] ,得到晶体的热焦距大于1600 mm。由铟箔包裹的Nd:YAG晶体紧密夹持在紫铜热沉上，并置于谐振腔中央位置。激光器后腔镜为一平面全反镜，输出耦合镜的初始透过率为60%。根据实验需要，电光调Q 开关分别采用BBO晶体开关，或KD*P晶体开关。泵浦源采用两个光纤耦合的LD模块，其最大输出功率为150 W，中心波长808 nm，光纤芯径600 μm，数值孔径NA为0.22。抽运光耦合系统为焦距为1:2.5的双镜系统，耦合效率大于95%，与振荡模体积实现较好的重合。抽运LD模块的驱动重复频率为50 Hz，驱动电流占空比约为2.2%，且可调。
根据Magni理论[9]，激光谐振腔中的固体增益介质可以等效成一个焦距随抽运功率动态变化的热透镜。在实验设计的谐振腔结构中，增益介质处于谐振腔中央位置，此时，增益介质处振荡模光斑大小随热透镜焦距值的变化有图2所示的分布规律，显然当热透镜焦距值小于300 mm时，谐振腔将进入非稳区，热透镜焦距值大于300 mm时，振荡模光斑直径的变化非常平缓，有利于输出能量稳定。本文实验过程中，在抽运脉宽420 μs的条件下，增益介质热焦距远大于300 mm，确保激光器远离非稳定工作区域。
图2 增益介质处振荡模光斑半径随热焦距变化规律
Fig.2 Radius variation of oscillation modes’ spot size with the change of focal length
激光器获得双脉冲输出的机制是合理控制抽运LD的驱动电脉冲宽度与调Q开关触发信号时序关系，即在一个抽运周期内，按特定的时序关系，两次开启电光开关，因而获得两个调Q激光脉冲输出。在相对抽运LD驱动电脉冲延时一段时间后，Q开关第一次启动，消耗了增益介质内的反转粒子数，输出Q脉冲。由于Q开关的快速关闭，尽管LD持续抽运，激光器低Q值状态腔内完全抑制子脉冲的出现，增益介质反转粒子数重新积累，当达到与第一次Q开关启动时反转值相当时，第二次启动Q开关并获得调Q激光脉冲，电驱动同时结束。调Q双脉冲各自的能量大小及相互之间时间间隔可以通过改变LD驱动电脉冲宽度及时序关系来主动控制，获得需要的结果。
3 实验结果及分析讨论
在电光晶体开关中，BBO晶体只有微弱的压电环效应，其工作重复频率可以达到几十kHz。实验过程中，为了获得稳定的200 μs间隔双调Q脉冲，我们首先采用BBO晶体开关，在LD泵浦一个周期内，并在接近200 μs的时间间隔内，使晶体开关两次承受加压-退压过程，以实现双调Q脉冲的产生。
当抽运LD的电脉冲宽度为420 μs，BBO晶体调Q高压触发延时分别为220 μs和420 μs时，对应60%的输出耦合率，实验获得了图3所示的双Q脉冲序列示波照片，从图3（a）上看，前后两个脉冲的峰值基本相同，双脉冲间隔严格受触发信号间隔控制。从图3（b）可以看出，双脉冲的脉冲周期为20 ms，对应重频50 Hz,由于双脉冲间隔200us，所以在宽X的时间轴上不能清晰的分辨出双脉冲。改变两个高压触发信号的延时差，就能获得不同时间间隔的调Q双脉冲输出。而调Q双脉冲输出能量的大小及相对比值则直接受抽运能量大小的影响，在初始的小泵浦输入条件下，第一个脉冲的能量大于第二个脉冲，随着抽运功率的增大，第二个脉冲能量增大幅度大于第一个脉冲，直到两个脉冲输出能量基本接近。在输入116 mJ抽运光的条件下，获得最大脉冲能量输出大于14 mJ/脉冲。图4为实验测得双调Q激光器的输入-输出曲线，显示了在特定驱动电流脉冲宽度的条件下，双脉冲能量的变化趋势，在抽运输入能量105 mJ—120 mJ范围内，双脉冲能量基本保持相同。
图3 （a）BBO调Q双脉冲图（b）BBO调Q双脉冲周期图
Fig.3 （a）Double pulse laser output using (b) cycle time of double pulse laser with BBO BBO Q-switch Q-switch
图4双脉冲激光器的输入-输出曲线
Fig.4 Double pulse laser output at different pump energy
当抽运光脉冲的输入能量为108 mJ时，实验对双Q脉冲的脉冲宽度值进行分别测量，结果见图5。第一个调Q脉冲示波器显示的脉冲宽度约为18 ns，第二个调Q脉冲的脉冲宽度值约为17.5 ns，基本实现了两个脉冲宽度的一致。
（a）（b）
图5双脉冲的瞬时脉冲波形 (a)第一个脉冲，(b)第二个脉冲
Fig.5 The temporal pulse profile of the double-pulse laser
(a)The first pulse, (b)the second pulse
图6给出该激光器输出平均功率随泵浦输入平均功率的变化曲线，对于T=60%的输出耦合率，当抽运电流脉冲宽度为420 μs时，该双Q脉冲输出激光器的斜效率达到31%。在最大输出条件下，光-光转换效率接近24%，此时，用Spiricon M2-200激光光束质量分析仪对激光光束质量M2值进行测量，测量结果如图7所示，光束在x轴、y轴向的M2值分别为M2X=1.36, M2Y=1.35。
图6 激光输出功率随抽运功率变化
Fig.6Q-switched laser power as a function of pump power.
图7 光束质量(M2)测量图
Fig.7 Measurement of laser beam quality(M2) 实验中，我们用KD*P调Q晶体开关替代BBO晶体开关研究双脉冲输出特性，由于KD*P晶体本身存在严重的压电环效应[10,11]，原则上不适合200 μs间隔双脉冲输出应用。当抽运能量提高的一定水平时，出现子脉冲输出现象，参见图8, 即在第二次Q开关打开信号达到之前，已有随机的调Q子脉冲输出。产生这种现象的原因是实验中当第一个Q高压完全退压后，由于压电环效应存在，KD*P晶体双折射存在弛豫消退的过程，对于420 μs泵浦脉宽系统，在第一个脉冲输出后的200 μs时间内，KD*P晶体开关处于非完全关闭状态，随着抽运的持
续激光器能在第二次高压信号前多次达到阈值，因而输出调Q子脉冲。
Fig.8 The pulse train from KD*P Q-switched laser
针对调Q子脉冲形成的机制，实验中我们通过提高激光器振荡阈值，优化第一个调Q信号延时时间，并降低泵浦输入能量来抑制200 μs周期内子脉冲的出现，最终在实验上获得了类似图3的无子脉冲的双调Q脉冲序列稳定输出，最大双脉冲输出能量达到11 mJ/脉冲，调Q脉冲宽度小于18 ns，激光器光光转换效率达到21.8%。
4 结论
在双端面抽运的传导冷却Nd：YAG电光调Q激光器中，插入BBO晶体开关或KD*P晶体开关，在50 Hz重复频率条件下，采用在一个泵浦周期内两次启动晶体开关高压技术，成功实现了脉冲间隔在200 μs附近可调的调Q双脉冲输出，前后两个脉冲的能量和脉冲宽度能够保持基本一致。实验结果显示，BBO 晶体开关比KD*P晶体开关更适合在双Q脉冲输出机制激光器的应用。
文中针对KD*P晶体开关采取的抑制压电环效应引起的子脉冲技术，在相关激光器的研制中具有参考价值。
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实验创新点：
1.通过一个抽运周期两次打开电光Q快关，实现了调Q双脉冲输出，
并且实现了了脉冲间隔200 μs附近可调，通过对泵浦脉宽以及
调Q触发时间的控制，实现了能量近似相等，两个脉冲脉宽近
似相等的双脉冲输出。
2.文章对比分析了BBO和KD*P调Q双脉冲的实验差异，并结合
两个调Q晶体的自身差异，给出了分析解释。
3.KD*P晶体开关存在压电环效应，文章中抑制压电环效应引起的
子脉冲技术，在相关激光器的研制中具有参考价值。
2010最新脉冲光纤激光器说明书(一体机)
脉冲光纤激光器使用说明书
安全信息 在使用该产品之前，请先阅读和了解这份用户手册并熟悉我们为您提供的信息。 这份用户手册提供了重要的产品操作，安全以及其他信息给您以及所有将来的用户作参考。为了确保操作安全和产品的最佳性能，请遵循以下注意和警告事项以及该手册的其他信息去操作。 ●锐科公司脉冲光纤激光器是IV级的激光产品。在打开24VDC电源前，要确保连 接是正确的24VDC的电源并确认正负极，错误连接电源，将会损坏激光器。 ●该激光器在1064nm波长范围内发出超过5W、10W、15W、20W、25W、30W（根 据不同激光器型号）的激光辐射。避免眼睛和皮肤接触到光输出端直接发出或散射出来的辐射。 ●不要打开机器，因为没有可供用户使用的产品零件或配件。所有保养或维修只能在 锐科公司内进行。 ●不要直接观看输出头，在操作该机器时要确保长期配戴激光安全眼镜。 安全标识及位置 上面二个安全标识符号表示有激光辐射，我们把这符号标在产品光纤盒体盖顶上。
目录 1．产品描述 (1) 1.1 产品描述 (1) 1.2实际配置清单 (1) 1.3使用环境要求及注意事项 (1) 1.4技术参数 (2) 2．安装 (3) 2.1 安装尺寸图 (3) 2.2 安装方法 (4) 3．控制接口 (5) 4．操作程序 (6) 4.1 前期检查工作 (6) 4.2 操作步骤 (6) 4.3打标过程中应注意的事项 (6) 5．质保及返修、退货流程 (7) 5.1一般保修 (7) 5.2保修的限定性 (7) 5.3服务和维修 (7)
1．产品描述 1.1 产品描述 锐科脉冲激光器是是为高速和高效的激光打标系统而专门发展的。为工业激光打标机和其它应用提供了一款理想的高功率激光能量源。 脉冲激光器相对于传统的激光器，能够对每瓦的泵浦光转换效率提高10倍以上，低能量消耗的自动设计，适合实验室或室外操作。精巧，可独立放置，可随时使用，能够直接嵌入用户的设备上。 激光器可发出1064nm波长的脉冲激光，通过工业激光器标准接口来控制，激光器需要使用24V直流供电。 1.2实际配置清单 请根据图表1参考所包括的清单。 表1 1.3使用环境要求及注意事项 脉冲激光器需使用24VDC±1V直流电。 1)注意：使用激光器时要将接地线可靠接地。 2)没有内置可供使用的零件，所有维修应由合格的锐科人员来进行，为了防止电击， 请不要损坏标签和揭开盖子，否则产品的任何损坏将不被保修。 3)激光器的输出头是与光缆相连接的,使用时请小心处理输出头，防止灰尘或其它污 染，清洁输出端透镜时请使用专用的镜头纸。激光器没有安装在系统设备上且不 出光的时候，请将光隔离器保护罩盖好以免灰尘污染。
脉冲激光器
收稿日期:2004-09-20；收到修改稿日期:2005-10-28 作者简介:姜本学（1980-），男，山东青州人，博士研究生，主要从事高平均功率激光晶体生长、光谱和激光性能的研究。E-mail:jiangbx@https://www.wendangku.net/doc/ee2286554.html, 摘要介绍了能够实现高平均功率的两种固体激光器：固体薄片激光器和固体热容激光器。给出了它们的工作原理和 理论上的工作参数。综述了固体薄片激光器和固体热容激光器的研究历史和现状，指出了高平均功率固体激光器未来的发展方向。关键词 固体薄片激光器；固体热容激光器；高平均功率固体激光器 中图分类号：TN248 Thin Disk Solid State Lasers and Heat Capacity Solid State Lasers JIANG Benxue 1,2ZHAO Zhiwei 1ZHAO Guangjun 1XU Jun 1 1Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics,The Chinese Academy of Sciences,Shanghai 201800 2Graduate School of the Chinese Academy of Science,Beijing 100200 ()Abstract The working principles and the working parameters calculated theoretically of two types of solid state lasers,thin disk lasers and heat capacity lasers,which can realize high average power,are introduced.Their research history and the present status are described,the adoption of Nb:YAG,Nd:GGG,and Nd:YAG crystals in the solid state lasers are summarized,and the prospect and the development trends of high average power solid state lasers are pre 原sented.Key words thin disk solid state laser;heat capacity laser;high average power solid state laser 固体薄片激光器和固体热容激光器 姜本学1,2赵志伟1赵广军1徐军1 1中国科学院上海光学精密机械研究所，上海2018002中国科学院研究生院，北京100200 ()1引言 高平均功率(HAP)输出的固体 激光器(SSL)在工业、科学和军事等领域都有着非常诱人的应用前景[1~4]。设计高功率固体激光器的主要的困难有两个[5]：对抽运过程中无法避免的废热进行处理以及消除由于将废热去除而导致的后果。在激光工作过程中如果不对增益介质冷却，就会导致其温度升高，使得增益系数降低，最终导致不能工作。对增益介质冷却就会引起热透镜、机械应力及其它许多问题的产生，进而可能使激光光束质量下 降、降低激光输出功率、甚至可能导致固体激光增益介质的破裂。 针对高功率固体激光器上述两个发展瓶颈，解决的方法有两个：一是由于产生废热是不可避免 的， 所以要尽量消除由于消除废热而引起的后果。必须要减少热量和热流密度，减小热流的传导路程和 对激光场的影响[6~19]。几年来， 关于这方面的研究有很多的设计模型，比较理想的模型是盘片激光器。二是在激光工作过程中不对增益介质冷却，即固体热容激光器。这样就要求选择增益介质的热容和密度要尽可能的大， 从而在相同的激光输出的情况下，增益介质的温度升高尽量小[20~32]。 Yb 掺杂离子体系和Nd 掺杂离子体系的发展为高功率固体激光器的研究提供了好的方向[5,6]。由于Yb 离子的量子缺陷比Nd 离子低的多，大约仅为1/3，这在很大的程度上降低了废热的产生。但是由于Yb 离子是准三能级结构，激光下能级低，所以受温度影响大，抽运阈值高。本文重点介绍Yb 掺杂离子体系和Nd 掺杂离子体系的盘片激光器和固体热容激光器的研
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高功率IPG光纤激光器应用简介 一、IPG光纤激光器简介 1.光纤激光器简介 光纤激光器是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器，光纤激光器可在光纤放大器的基础上开发出来:在泵浦光的作用下光纤内极易形成高功率密度，造成激光工作物质的激光能级“粒子数反转”，当适当加入正反馈回路(构成谐振腔)便可形成激光振荡输出。 2.光纤激光器的优势 首先是使用成本低，光纤激光器替代了不稳定或高维修成本的传统激光器。其次，光纤激光的柔性导光系统，非常容易与机器人或多维工作台集成。第三，光纤激光器体积小，重量轻，工作位置可移动。第四，光纤激光器可以达到前所未有的大功率(至五万瓦级)。第五，在工业应用上比传统激光器表现更优越。它有适用于金属加工的最佳波长和最佳的光束质量，而且光纤激光器在每米焊接和切割上的费用最低。第六，一器多机，即一个激光器通过光纤分光成多路多台工作。第七，免维护，使用寿命长。最后，由于其极高的稳定性，大大降低了运行中对激光质量监控的要求。简单来说就是高功率下的极好光束质量，高光束质量下的极好电光效率，高功率高光束质量下的极小体积、可移动性和柔性。 3.IPG简介 全球最大的光纤激光制造商IPG Photonics由Valentin Gapontsev博士于1991年创建，总部设在美国东部麻省。IPG在德国、美国、俄罗斯和意大利设有生产、研发基地，并在全球设有销售和服务网点，覆盖美国、英国、欧洲、印度、日本、韩国、新加坡和中国，并于2006年在美国纳斯达克上市。
十八年来，IPG致力于纵向合成，所有的核心配件均为IPG研发、生产和拥有，同时也是唯一一个能为客户提供高性价比的光纤和半导体激光器的厂家。 高功率是IPG的优势。全世界已有上千台IPG的高功率(>1KW)光纤激光器在汽车制造、船舶制造、海上平台和石油管道、航空航天和技术加工等工业领域中得以应用。在日本，我们向丰田、三菱、住友在内的客户售出了数百台IPG的大功率光纤激光器。这些激光器的成功应用，说明了IPG光纤激光已成熟，且成为制造业的技术工具之一。依近期国内各厂家、院校、集成商对IPG光纤激光器大量的订单来看，光纤激光在中国市场广泛应用的局面会很快到来，尤其是在金属加工(切割、焊接、熔覆、快速成型等)方面。 二、高功率光纤激光应用领域 1.激光焊接领域的应用 光纤激光器的光束质量好，连续功率大，适用于深熔焊和浅表热导焊。连续激光通过调制可提供激光脉冲，从而获得高峰值功率和低平均功率，适用于需要低热输入要求的焊接。由于高功率激光的调制频率高达1万赫兹，因而能够提高脉冲焊接的产能。光纤输送方式使激光能够灵活地集成在传统焊钳、振镜头、机器人和远程焊接系统内。无论采用何种光束输送方式，光纤激光器都具有无可比拟的性能。典型的点焊应用包括依靠振镜头传送光束，从而完成剃须刀片和硬盘挠曲的焊接，从而充分地利用光纤激光器的脉冲功能。光纤激光器的光斑小，焦距长，因而远距离激光焊接的能力大大提高。1-2米的工作间距与传统机器人相比使工作区域提高了数倍，配备光纤激光器的远程焊接工位包括车门焊接、多点焊接和整个车身框架的搭接焊接。光纤激光器焊接的其它例子包括传动部件全熔焊、船用厚钢板深熔焊、电池组密封焊接、高压密封等等。图1展示了光纤激光焊接的效果。
光纤激光器工作原理及发展
光纤激光器的工作原理及其发展前景 1 引言 光纤激光器于1963年发明，到20世纪80年代末第一批商用光纤激光器面市，经历了20多年的发展历程。光纤激光器被人们视为一种超高速光通信用放大器。光纤激光器技术在高速率大容量波分复用光纤通信系统、高精度光纤传感技术和大功率激光等方面呈现出广阔的应用前景和巨大的技术优势。光纤激光器有很多独特优点，比如：激光阈值低、高增益、良好的散热、可调谐参数多、宽的吸收和辐射以及与其他光纤设备兼容、体积小等。近年来光纤激光器的输出功率得到迅速提高。已达到10—100 kW。作为工业用激光器,现已成为输出功率最高的激光器。光纤激光器的技术研究受到世界各国的普遍重视，已成为国际学术界的热门前沿研究课题。其应用领域也已从目前最为成熟的光纤通讯网络方面迅速地向其他更为广阔的激光应用领域扩展。本文简要介绍了光纤激光器的结构、工作原理、分类、特点及其研究进展，最后对光纤激光器的发展前景进行了展望。 2 光纤激光器的结构及工作原理 2.1光纤激光器的结构 和传统的固体、气体激光器一样。光纤激光器基本也是由泵浦源、增益介质、谐振腔三个基本的要素组成。泵浦源一般采用高功率半导体激光器(LD)，增益介质为稀土掺杂光纤或普通非线性光纤，谐振腔可以由光纤光栅等光学反馈元件构成各种直线型谐振腔，也可以用耦合器构成各种环形谐振腔泵浦光经适当的光学系统耦合进入增益光纤，增益光纤在吸收泵浦光后形成粒子数反转或非线性增益并产生自发辐射所产生的自发辐射光经受激放大和谐振腔的选模作用后．最终形成稳定激光输出。图1为典型的光纤激光器的基本构型。 增益介质为掺稀土离子的光纤芯，掺杂光纤夹在2个仔细选择的反射镜之间．从而构成F—P谐振器。泵浦光束从第1个反射镜入射到稀土掺杂光纤中．激射输出光从第2个反射镜输出来。 2.2 光纤激光器的工作原理 掺稀土元素的光纤放大器促进了光纤激光器的发展，因为光纤放大器可以通过适当的反馈机理形成光纤激光器。当泵浦光通过光纤中的稀土离子时．就会被稀土离子所吸收。这时吸收光子能量的稀土原子电子就会激励到较高激射能级，从而实现离子数反转，反转后的离子数就会以辐射形式从高能级转移到基态，并且释放出能量，完成受激辐射。从激发态到基态的辐射方式有2种：自发辐射和受激辐射。其中，受激辐射是一种同频率、同相位的辐射，可
6-1 固体激光器特性
实验6-1 脉冲固体激光器输出特性研究 固体激光器是指以某些晶体或特种玻璃为工作物质的激光器。目前，世界上找到的能产生激光的固体物质有几十种，但应用比较成熟的只有钇铝石榴石（YAG：Nd3+）红宝石、钕玻璃等。 固体激光器有连续和脉冲两种工作方式。连续激光器能长时间持续输出稳定的激光，功率从几毫瓦到几百瓦，脉冲激光器又可分为单脉冲激光器及重复频率激光器。前者几秒钟发射一个脉冲，后者一秒钟发射几个到几十个脉冲，激光持续时间为毫秒级，功率为千瓦级。 在脉冲激光器上加一个调Q装置就成为巨脉冲激光器，它可以使激光脉冲缩短到纳秒（10-9s）数量级，从而大大提高了脉冲功率（兆瓦数量级）。近年来出现的锁模技术的激光器——锁模激光器，其激光脉冲为皮秒（10-12s），甚至达到飞秒（10-15s）数量级，脉冲功率有很大增加。 固体激光器能输出连续激光或功率高的激光脉冲，从而产生用通常方法难以达到的局部超高温、超高压，因而应用越来越广泛。在工业上用来打钟表钻石和喷丝头上的微孔，切割和焊接难熔金属。在医疗上常用固体激光消除肿瘤以及作手术激光刀等。以固体激光器为核心的激光测距仪和激光雷达广泛用于测量和国防上。科学研究上常用固体激光器作为强光源实现动态全息摄影。大能量的激光器还可以用来引发核聚变、探索受控热核反应等，前景十分广阔。 激光技术的飞速发展和广泛应用使得激光已成为高校中越来越多的学科、专业学习和研究的重要课题。激光器的结构、工作原理，激光的形成条件及其性能和基本参数的检验与测定是非常必要的。 【实验目的】 1、了解脉冲固体激光器的基本结构和基本原理，并练习调整激光器谐振腔，使其输出激光。 2、测定脉冲激光器的输出特性曲线，找出光泵能量阈值，计算出激光器的绝对效率和斜效率。 3、测定激光器输出光束的发散角。 【实验原理】 （一）固体激光器的基本结构和工作原理 激光，其英文为Laser，全名为Light amplification by stimulated emission of radiation，全名译为辐射的受激发光放大。这很好地概括了激光产生的机制。激光器就是根据激光产生的机制而设计的。它由工作物质，泵浦系统和光学谐振腔等部分组成。实验所用Y AG激光器的结构如图6-1-1所示。
脉冲固体激光器输出特性
中国石油大学 近代物理实验 实验报告 成 绩： 实验6-1 脉冲固体激光器输出特性研究 【实验目的】 1、了解脉冲固体激光器的基本结构和基本原理，并练习调整激光器谐振腔，使其输出激光。 2、测定脉冲激光器的输出特性曲线，找出光泵能量阈值，计算出激光器的绝对效率和斜效率。 3、测定激光器输出光束的发散角。 【实验原理】 （一）固体激光器的基本结构和工作原理 激光器由工作物质，泵浦系统和光学谐振腔等部分组成。实验所用YAG 激光器的结构如图6-1-1所示。 1.工作物质 要形成激光，首先必须利用激励源使工作物质激活，既使工作物质内部的电子在某些能级之间实现粒子数的反转分布。粒子数反转分布的条件是 11 221 N g N g (6-1-1) 式中1N 一下能级的粒子数密度； 2N 一上能级的粒子数密度； 21,g g 一下能级1E 和上能级2E 的统计权重。 YAG 脉冲固体激光器采用掺钕钇铝石榴石（YAG ：Nd 3+）作为工作物质，它具有四能级系统，其简化能级图如图6-1-2所示。 2.光学谐振腔 为了满足产生激光的阈值条件，即要使光在谐振腔中来回一次在激活介质中所获得的增益足以补充由各种因素所导致的光的损耗。在忽略介质内部
损耗的情况下，阈值条件为 1221≥l e r r G (6-1-2) 式中：21,r r 一谐振腔两端反射镜的反射率（包括反射镜的吸收，透射和衍射损失）； l —激活介质的长度； G —激活介质的增益系数，定义为： ()dz z I z dI v G v v .)()(= (6-1-3) 即频率为ν的单色光在激活介质中传播单位距离所增加的光强的百分比。 （二）YAG 激光器输出特性 1.输出特性曲线 输出特性曲线是指激光器的输出能量与输入能量之间的关系曲线。见图6-1-3。 当改变激光电源中储能电容的充电电压或电容时，就得到了不同的输入能量，其大小由下式计算 ( ) 2 22 1剩充U U C E -= λ （6-1-4） 式中C 为储能电容器的电容，单位为F ，充U 为充电电压，单位为V ，剩U 为电容器放电后的剩余电压值。输入能量入E 的单位是J 。 在输出特性曲线上，有一直线区间，它表示激光器在这一区间工作时，其输出能量与输入能量的变化成比例，通常引人斜效率斜η来描写这一特性。即 B A B A E E E E 入入出出斜--= η （6-1-6） A 、 B 为直线部分上的任意两点。 入斜—、E ηη曲线与输出特性曲线的对应关系如图6-1-4所示。 2、发散角 激光束虽有极好的方向性，但也有一定的发散性，其发散度可用图6-1-5所示的平面发散角θ'
锐科P100M V2.1脉冲光纤激光器说明书8脉宽
RFL-P100M 脉冲光纤激光器 使用说明书 武汉锐科光纤激光技术股份有限公司Wuhan Raycus Fiber Laser Technologies CO.,LTD.
安全信息 在使用该产品之前，请先阅读和了解这份用户手册并熟悉我们为您提供的信息。 这份用户手册提供了重要的产品操作，安全以及其他信息给您以及所有将来的用户作参考。为了确保操作安全和产品的最佳性能，请遵循以下注意和警告事项以及该手册的其他信息去操作。 ●锐科公司脉冲光纤激光器是IV级的激光产品。在打开24V DC电源前，要确保连接 是正确的24V DC的电源并确认正负极，错误连接电源，将会损坏激光器。 ●该激光器在1060~1085nm波长范围内发出超过100W的激光辐射。避免眼睛和皮肤 接触到光输出端直接发出或散射出来的辐射。 ●不要打开机器，因为没有可供用户使用的产品零件或配件。所有保养或维修只能在 锐科公司内进行。 ●不要直接观看输出头，在操作该机器时要确保长期配戴激光安全眼镜。 安全标识及位置 上面二个安全标识符号表示有激光辐射，我们把这符号标在产品光纤盒体盖顶上。
目录 1．产品描述 (1) 1.1.产品描述 (1) 1.2.实际配置清单 (1) 1.3.使用环境要求及注意事项 (1) 1.4.技术参数 (2) 2.安装 (3) 2.1.安装尺寸图 (3) 2.2.安装方法 (4) 3.控制接口 (5) 3.1.前期检查工作 (8) 3.2.操作步骤 (8) 3.3.打标过程中应注意的事项 (9) 4.质保及返修、退货流程 (9) 4.1.一般保修 (9) 4.2.保修的限定性 (9) 4.3.服务和维修 (10)
脉冲半导体激光器驱动电源的设计
脉冲半导体激光器驱动电源的设计 作者：张琳， 马家驹， 胡文华， ZHANG Lin， MA Jia-ju， HU Wen-hua 作者单位：张琳,ZHANG Lin(华北科技学院,北京,101601)， 马家驹,胡文华,MA Jia-ju,HU Wen-hua(北京航空制造工程研究所,北京,100024) 刊名： 激光杂志 英文刊名：LASER JOURNAL 年，卷(期)：2009，30(4) 被引用次数：0次 参考文献(3条) 1.Walterr Koechner Solid-state Laser Engineering 2006 2.范贤光.孙和义.唐文彦基于FPGA技术的半导体激光器脉冲驱动电源的设计[期刊论文]-激光杂志 2007(02) 3.房晓俊激光二级管泵浦的小型固体激光技术的研究 1997 相似文献(2条) 1.期刊论文张寿棋.楼祺洪.周军.董景星.ZHANG Shou-qi.LOU Qi-hong.ZHOU Jun.DONG Jing-xing连续可调纳秒 脉冲LD驱动电源的研制-激光技术2008,32(4) 为了满足单模尾纤输出脉冲半导体激光器及其后级光放大的要求,研制了一种重频、脉宽及峰值电流均连续可调的纳秒脉冲驱动电源.该电源使用功率场效应管作为开关,通过分析其驱动特性,采用合适的栅极驱动电路,从而缩短了脉冲宽度,增加了带负载能力;同时电源中的保护电路采用自断电等保护措施,能有效保证LD的安全工作.实验结果表明,该驱动电源工作稳定,能满足单模尾纤输出脉冲LD重频、脉宽、峰值可调的要求. 2.学位论文陆晓元纳秒脉冲半导体激光器驱动电源研究2008 本文阐述纳秒脉冲半导体激光器驱动电源的研制,对元件选择电路、有源脉冲变压器、纳秒脉冲产生电路的设计进行了详细介绍。 采用了基于Marx Bank形式的纳秒脉冲生成电路来产生纳秒脉冲,其特征是采用有源脉冲变压器连接纳秒脉冲源和高速纳秒脉冲形成电路；采用有源脉冲变压器作为触发脉冲和纳秒脉冲电路的隔离电路,提高了触发脉冲电路元件寿命,保护了触发脉冲电路,纳秒脉冲产生电路的工作电压降低了20V左右；纳秒脉冲产生电路采用表面贴装元件,与插针式元件电路相比,纳秒脉冲宽带(FWHM)小于2ns、上升时间小于1ns,最高重复频率为100KHz左右。 通过对设计的纳秒脉冲半导体激光器驱动电源的输出特性进行了测量、分析,发现在一定的范围内改变高速脉冲形成电路的供电电压,输出信号的上升速度和供电电压大致呈现线性关系,脉冲的幅度值也和供电电压呈现线性关系,但是供电电压的变化和脉冲宽度并没有呈现出大致的线性关系,得出在一定范围内,通过改变电压改变了输出脉冲的幅度,以及上升速度的结论。 研究成果可用于窄脉冲LD驱动、超宽带雷达、民用测距、军事用途的隐形目标探测等领域,对国防和民用有重要价值。 本文链接：https://www.wendangku.net/doc/ee2286554.html,/Periodical_jgzz200904009.aspx 授权使用：北京信息科技大学(bjxxkjdx)，授权号：e2281f4c-ae54-421a-976c-9e3c00882328 下载时间：2010年11月28日
高功率脉冲光纤激光器的系列关键技术及其设备研究可行性报告
2009年度浙江省科技计划重大科技专项项目项目可 行性报告及经费概算 重大科技专项名称:重大应用电子技术和新型电子元器件 (一)光电子集成器件的研发 项目名称:高功率脉冲光纤激光器的系列关键技术及其设备研究 申请日期:2008年05月 一、项目可行性报告 (一)立项的背景和意义。 激光技术的发展自20世纪六十年代激光问世以来,已经极大地改变了现代人的思想观念和生活质量。大功率的光纤激光作为一种特殊的光源,近几年来其发展势头之猛,已经远远超出人们当初的想象。本项目将针对高功率脉冲光纤激光器在二个主要方面的应用,即作为精密微加工应用的激光光源和激光频率变换系统的泵浦光源开展工作,研制高品质的高功率脉冲光纤激光器,特别是线偏振输出的高功率脉冲光纤激光器。 随着科学的发展和社会的进步,高效、环保、精密的绿色加工正在从概念走向现实。作为一种蓬勃发展的高新技术,激光加工技术近年来已经在各方面显示绿色加工特有的优势,如采用高功率二氧化碳激光器的金属切割、焊接,采用高功率Nd:YAG激光器的钻孔、刻划、打标等等,都在所应用领域极大地提高了生产效率和产品的质量,降低了工作强度,减少了环境污染。典型的如,大家非常熟悉的原先采用传统手工刻制的公司和私人印章,其加工工艺已经毫无例外地被激光雕刻机加工所取代,其加工的时间也从原来的几天缩短到目前的不到半小时。国际上一些著名的飞机和汽车生产企业,如波音、空客、大众、奔驰等公司都已经在生产中引入了激光加工生产线,作为典型例子,空客公司的正在试飞、即将投入正式运营的空客
A380,正是由于其有效地采用了激光加工技术,提高了加工的精度,因此才能在进一步提高飞机机械强度的同时,大幅度地减少飞机本身的重量,从而为大幅度提高载客量奠定了基础。因为机体体积的显著增大,毫无疑问将使得对机身强度和重量的要求大幅度提高,很难想象,如果没有激光加工技术的广泛应用,空客A380能否实现从原来的载客300人左右提高到目前的580人。 与一般传统的加工用高功率激光器相比,近二年在国际上突飞猛进的光纤激光器具有独特的优点。由于单模光纤独特的光束限制作用,使得光纤激光的光束质量并不会由于激光功率的增加而降低,光纤本身特有的大表面积,又使得严重影响常规固体激光器光束质量的热畸变问题在光纤激光器中也不再是一个问题。非常清楚的是,光束质量的提高,使得激光能被光学系统聚焦到接近于衍射极限的极小斑点内,这使得高质量的精密加工成为可能。由于热控问题的简化, 高功率的光纤激光器在结构上可以得到很大的简化,整体成本大幅降低,这为光纤激光器进入实际生产过程创造了非常有利的条件。举个典型的例子,如果采用常规的Nd:YAG或Nd:YVO4激光器,60W的单横模输出,光束质量因子(M2)小于1.2,价格约为300万人民币,而采用光纤激光器,同样的技术指标,市场售价不到70万。同样,对于20W的高光束质量的固体激光器,价格不会低于35万人民币(此时,较低的价格只能保证光束质量在低于10W时接近单模),而同样功率的光纤激光器的价格低于10万人民币。正因为如此,高的性价比使得光纤激光在绝大多数的领域正在取代传统的常规灯泵和半导体泵浦的固体激光器。 长期以来,高功率的脉冲紫外激光器是精密激光微加工的首选光源。紫外激光加工相对应的激光处理表面可以具有特殊的完整性与光滑度,这主要源于紫外激光在与物质作用中,其过程是直接将分子撕裂、而并非依赖热作用。传统的灯泵或半导体泵浦的固体激光器,为实现高功率的优质基频光输出,需要极为复杂的热耗控制和热透镜畸变补偿系统,这使得整个激光器在结构上相当复杂,稳定性也成为问题。大功率的紫外激光器因此价格昂贵,这也制约了其在各个领域的广泛应用。若能采
1550脉冲光纤激光器使用说明
脉冲激光器操作面板 使用说明书 使用本产品前请务必详细阅读本说明，如有疑问请及时联系我们！ 版权声明 本公司对其发行的或与合作公司共同发行的包括但不限于产品或服务的全部内容拥有版权等知识产权，受法律保护。 未经本公司书面许可，任何单位及个人不得以任何方式或理由对上述产品、服务、信息、材料的任何部分进行使用、复制、修改、抄录、传播或与其它产品捆绑使用、销售。 凡侵犯本公司版权等知识产权的，本公司必依法追究其法律责任。 特此郑重声明！ 敬告：为避免硬件误差，我们在本产品的软件中进行了参数修正，请使用对应SN编号的软件，以获得最大精确度！ 2011年7月
1背景 脉冲激光器操作面板的开发是基于为广大用户提供更为良好的用户界面，旨在为用户提供更方便更快捷的服务。编写本手册最主要的的目的，是为广大用户说明本软件的使用方法和注意事项。 2界面介绍及术语解释
3界面性能 系统上电后，上位机与下位机通过串口通信，由中断触发通信，每次通信时长不等，约200ms 至400ms间，第一次获取系统状态。对系统参数进行操作时，当光源状态刷新速度为fast 时，每个操作反馈时长不等，约200ms至800ms内，系统会有反馈。 4运行环境 硬件设备要求 本界面采用串口通信，用户端至少需要一个串口，若无串口，需将其他类型接口转换为串口。 5安装与初始化 1.双击STC_ISP_V480.exe，会出现串口调试界面，将其关闭。完成串口控件的注册！ 2.若用户使用USB端口转化为串口，还需安装driver-232文件夹下的驱动。 3.双击“M14******PFL.EXE”，即会出现脉冲激光操作面板界面。
固体脉冲激光器输出特性的研究实验报告
班级：材物09-2学号：09132216 姓名：潘大伟 实验：33305
实验6-1 脉冲固体激光器输出特性研究 【实验目的】 1、了解脉冲固体激光器的基本结构和基本原理，并练习调整激光器谐振腔，使其输出激光。 2、测定脉冲激光器的输出特性曲线，找出光泵能量阈值，计算出激光器的绝对效率和斜效率。 3、测定激光器输出光束的发散角。 【实验原理】 （一）固体激光器的基本结构和工作原理 激光，它由工作物质，泵浦系统和光学谐振腔等部分组成。实验所用YAG 激光器的结构如图6-1-1所示。 1、工作物质 要形成激光，首先必须利用激励源使工作物质激活，既使工作物质内部的电子在某些能级之间实现粒子数的反转分布。粒子数反转分布 11 22 1 N g N g (6-1-1) 式中1N 一下能级的粒子数密度；2N 一上能级的粒子数密度；21,g g 一下能级1E 和上能级2E 的统计权重。 2、泵浦系统 本实验中所用YAG 激光器的光泵系统由聚光腔、脉冲氙灯和它的供电系统以及触发器组成。 ○ 1直流电源给储能电容充电到数百伏，并加到氙灯的两极，这时氙灯不发光。 ○ 2触发器接通，发出一万多伏的电脉冲使氙灯导通，这时储能电容通过氙灯放电，氙灯发出强烈的闪光。此光激活工作物质，处于基态的粒子向高能级跃迁，由于光泵系统的不断泵浦，泵浦到一定程度时，实现了粒子数的反转。 3、光学谐振腔 ○ 1谐振腔除了造成高的光子密度。○2选择作用，只有光在垂直腔镜的多次反射下才能输出激光，所以激光方向性好，且腔越长，方向性越好。 （二）YAG 激光器输出特性 1、输出特性曲线 见图6-1-3。
半导体激光器
半导体激光器 摘要：由于三五族化合物工艺的发展与半导体激光器的多种优点，近几十年来，半导体激光器发展十分迅速，而且在各个领域发挥着越来越重要的作用。本文将介绍半导体激光器的基本理论原理、相关发展历程、研究现状以及其广泛的应用。 1.引言 自1962 年世界上第一台半导体激光器发明问世以来, 半导体激光器发生了巨大的变化, 极大地推动了其他科学技术的发展, 被认为是二十世纪人类最伟大的发明之一[1], 近十几年来, 半导体激光器的发展更为迅速, 已成为世界上发展最快的一门激光技术[2]。激光器的结构从同质结发展成单异质结、双异质结、量子阱（单、多量子阱）等多种形式，制作方法从扩散法发展到液相外延(LPE)、气相外延(VPE)、分子束外延(MBE)、金属有机化合物气相淀积(MOCVD)、化学束外延(CBE) 以及它们的各种结合型等多种工艺[3]。由于半导体激光器的体积小、结构简单、输入能量低、寿命较长、易于调制及价格低廉等优点, 使得它目前在各个领域中应用非常广泛。 2.半导体激光器的基本理论原理 半导体激光器又称激光二极管(LD)。它的实现并不是只是一个研究工作者的或小组的功劳，事实上，半导体激光器的基本理论也是一大批科研人员共同智慧的结晶。 早在1953年，美国的冯·纽曼（John Von Neumann）在一篇未发表的手稿中第一个论述了在半导体中产生受激发射的可能性；认为可以通过向PN结中注入少数载流子来实现受激发射；计算了在两个布里渊区之间的跃迁速率。巴丁在总结了这个理论后认为，通过各种方法扰动导带电子和价带空穴的平衡浓度，致使非平衡少数载流子复合而产生光子，其辐射复合的速率可以像放大器那样，以同样频率的电磁辐射作用来提高。这应该说是激光器的最早概念。 苏联的巴索夫等对半导体激光器做出了杰出贡献，他在1958年提出了在半导体中实现粒子数反转的理论研究，并在1961年提出将载流子注入半导体PN结中实现“注入激光器”，并论证了在高度简并的PN结中实现粒子数反转的可能性，而且认为有源区周围高密度的多数载流子造成有源区边界两边的折射率有一差值，因而产生光波导效应。1961年，伯纳德和杜拉福格利用准费米能级的概念推导出了半导体有源介质中实现粒子数反转的条件，这一条件为次年半导体激光器的研制成功提供了重要理论指导。 1960年，贝尔实验室的布莱和汤姆逊提出了用半导体的平行解理面作为产生光反馈的谐振腔，为激发光提供反馈。 回顾这些理论发展历程，可以总结半导体激光器的基本理论原理：在直接带隙半导体PN结中，用注入载流子的方法实现伯纳德—杜拉福格条件所控制的粒子数反转；由高度简并的电子和空位复合所产生的受激光辐射在光学谐振腔内震荡并得到放大，最后产生相干激光输出[4]。 3.半导体激光器发展历程 在上述理论的影响下，以及1960年产生的红宝石激光器的刺激下，美国和苏
浅析高功率光纤激光器
浅析高功率光纤激光器 高功率光纤激光器，是相对于光纤通讯中作为载波的低功率光纤激光器而言（功率为mW级），是定位于机械加工、激光医疗、汽车制造和军事等行业的高强度光源。高功率光纤激光器巧妙地把光纤技术与激光原理有机地融为一体，铸造了21世纪最先进和最犀利的激光器。即使是在激光技术发达的国家，光纤激光器也是尖端、神秘和充满诱惑的代名词。2002年6月，光纤激光器空降中国，震撼了中国激光学术和产业界，引起了尊至院士的深情关注！ 一、光纤技术 光纤激光器的最大特点就是一根光纤穿到底，整台机器高度实现光纤一体化。而那些只在外部导光部分采用光纤传输或者LD泵浦源采用尾纤来耦合的激光器都不是真正意义上的光纤激光器。 光纤是以SiO2为基质材料拉成的玻璃实体纤维，主要广泛应用于光纤通讯，其导光原理就是光的全反射机理。普通裸光纤一般由中心高折射率玻璃芯(芯径一般为9-62.5μm)、中间低折射率硅玻璃包层(芯径一般为125μm)和最外部的加强树脂涂层组成。〈见图一〉光纤可分为单模光纤和多模光纤。单模光纤：中心玻璃芯较细(直径9μm+0.5μm)，只能传一种模式的光，其模间色散很小，具有自选模和限模的功能。多模光纤：中心玻璃芯较粗(50μm+1μm)，可传多种模式的光，但其模间色散较大，传输的光不纯。 用于高功率光纤激光器中的光纤不是普通的通讯光纤，而是掺杂了多种稀有离子、结构更为复杂、耐高辐射的特种光纤---双包层光纤。
双包层光纤比普通光纤在纤芯外多了一个内包层，对泵浦光而言是多模的，直径和受光角较大，能大肆吸收高亮度的多模泵浦光，在光纤内聚集大量的光子。实践证明：横截面为D型和矩形的双包层光纤具有95%的耦合效率因而得到广泛应用。对于脉冲光纤激光器而言，一个重大的课题就是如何提高光纤的耐辐射能力。目前世界上光纤激光器的单脉冲能力可以达到20,000W，一根头发丝大小的光纤如何能承受如此高的激光辐射？所以必须考虑在光纤内掺杂某种特殊离子防止光纤被烧坏。比如掺杂了铈离子的光纤就是在核辐射情况下，既不会因染色而失去透光能力，更不会受热变形。 二、传统固体激光器 激光器说白了就是一个波长转换器---波长短的泵浦光激励掺杂离子转换成长波长的光辐射，它一般由3部分组成：工作物质、谐振腔和泵浦系统。由于光纤激光器本质上属于固体激光器，所以在此仅比较一下传统Nd:YAG激光器的特性。 工作物质： 工作物质是固体激光器的心脏，它的物理性质由基质材料决定，光谱性质由激活离子内的能级结构决定。在YAG单晶体中掺入三价的Nd3+，便构成了目前广泛应用的YAG激光晶体。它主要有如下明显的特点： 1、YAG棒生长速度很慢，一般小于1mm/h。目前最大晶体棒的直径为40mm，长180mm，所以激光增益从根本上受到限制，无法实现特高功率激光输出。
小功率脉冲光纤激光器说明书(一体机)-A00
小功率脉冲光纤激光器 使用说明书 武汉锐科光纤激光器技术有限责任公司
安全信息 在使用该产品之前，请先阅读和了解这份用户手册并熟悉我们为您提供的信息。这份用户手册提供了重要的产品操作，安全以及其他信息给您以及所有将来的用户作参考。 为了确保操作安全和产品的最佳性能，请遵循以下注意和警告事项以及该手册的其他信息去操作。 ●锐科公司脉冲光纤激光器是IV级的激光产品。在打开24VDC电源前，要确保连接是 正确的24VDC的电源并确认正负极，错误连接电源，将会损坏激光器。 ●该激光器在1060~1085nm波长范围内发出超过5W、10W、15W、20W、25W、30W （根据不同激光器型号）的激光辐射。避免眼睛和皮肤接触到光输出端直接发出或散射出来的辐射。 ●不要打开机器，因为没有可供用户使用的产品零件或配件。所有保养或维修只能在锐 科公司内进行。 ●不要直接观看输出头，在操作该机器时要确保长期配戴激光安全眼镜。 安全标识及位置 上面二个安全标识符号表示有激光辐射，我们把这符号标在产品光纤盒体盖顶上。
目录 1．产品描述 (1) 1.1 产品描述 (1) 1.2实际配置清单 (1) 1.3使用环境要求及注意事项 (1) 1.4技术参数 (2) 2．安装 (3) 2.1 安装尺寸图 (3) 2.2 安装方法 (4) 3．控制接口 (5) 4．操作程序 (6) 4.1 前期检查工作 (6) 4.2 操作步骤 (6) 4.3打标过程中应注意的事项 (7) 5．质保及返修、退货流程 (7) 5.1一般保修 (7) 5.2保修的限定性 (7) 5.3服务和维修 (8)
高功率脉冲激光应用
高功率脉冲激光应用 High peak power, low power consumption and compact package 峰值功率高，功耗低，紧密封装 Mining, Civil Engineering, Manufacturing, Forest Management, Underwater Topography, … require long range 3D laser scanning and with the most advanced lasers. Keopsys’s KULT (Ultra compact Laser Transmitter) series are the world's most used laser in 3D scanning applications. 采矿、土木工程、制造、森林管理、水下地形等需要远程三维激光扫描和最先进的激光器。Keopsys KULT(超紧凑型激光发射机)系列是世界上使用最多的三维激光扫描设备。 The KULT series, pulsed fiber lasers, cover the major eye safe wavelengths 1,5μm and 2μm but also 532nm and 1μm for specific applications. The KULT lasers provide high energy per pulse in an extremely compact package, making them the preferred lasers in many 3D scanning systems. KULT系列脉冲光纤激光器覆盖主要的人眼安全波长1.5μm、2μm以及532 nm和1μm，用于特定应用场合。KULT激光器在极其紧凑封装的条件下能提供高能量脉冲,使其成为三维激光扫描系统的首选。 In terms of high peak power, power consumption and compact package, KEOPSYS has one of the best offers on the market. We have developed very strong partnership with the leading manufacturers of 3D scanning systems. Our experienced and highly educated team will work with you to design custom solutions for your next generation scanner. 在高峰值功率、低功耗、紧凑封装方面，KEOPSYS拥有市场上最好的产品之一。我们已经和领先的三维扫描系统制造商建立了强力合作关系。我们的经验和高精尖团队将与您合作，为您的下一代扫描设备制定解决方案。 Telemetry for environmental and industrial surveys Range-Finding and Speed sensing for collission avoidance
高功率脉冲光纤激光器的系列关键技术及其设备研究可行性报告
2009年度浙江省科技计划重大科技专项项目项目可行性报告及经费概算 重大科技专项名称：重大应用电子技术和新型电子元器件（一）光电子集成器件的研发 项目名称：高功率脉冲光纤激光器的系列关键技术及其设备研究 申请日期：2008年05月
一、项目可行性报告 （一）立项的背景和意义。 激光技术的发展自20世纪六十年代激光问世以来，已经极大地改变了现代人的思想观念和生活质量。大功率的光纤激光作为一种特殊的光源，近几年来其发展势头之猛，已经远远超出人们当初的想象。本项目将针对高功率脉冲光纤激光器在二个主要方面的应用，即作为精密微加工应用的激光光源和激光频率变换系统的泵浦光源开展工作，研制高品质的高功率脉冲光纤激光器，特别是线偏振输出的高功率脉冲光纤激光器。 随着科学的发展和社会的进步，高效、环保、精密的绿色加工正在从概念走向现实。作为一种蓬勃发展的高新技术，激光加工技术近年来已经在各方面显示绿色加工特有的优势，如采用高功率二氧化碳激光器的金属切割、焊接，采用高功率Nd：YAG激光器的钻孔、刻划、打标等等，都在所应用领域极大地提高了生产效率和产品的质量，降低了工作强度，减少了环境污染。典型的如，大家非常熟悉的原先采用传统手工刻制的公司和私人印章，其加工工艺已经毫无例外地被激光雕刻机加工所取代，其加工的时间也从原来的几天缩短到目前的不到半小时。国际上一些著名的飞机和汽车生产企业，如波音、空客、大众、奔驰等公司都已经在生产中引入了激光加工生产线，作为典型例子，空客公司的正在试飞、即将投入正式运营的空客A380，正是由于其有效地采用了激光加工技术，提高了加工的精度，因此才能在进一步提高飞机机械强度的同时，大幅度地减少飞机本身的重量，从而为大幅度提高载客量奠定了基础。因为机体体积的显著增大，毫无疑问将使得对机身强度和重量的要求大幅度提高，很难想象，如果没有激光加工技术的广泛应用，空客A380能否实现从原来的载客300人左右提高到目前的580人。 与一般传统的加工用高功率激光器相比，近二年在国际上突飞猛进的光纤激光器具有独特的优点。由于单模光纤独特的光束限制作用，使得光纤激光的光束质量并不会由于激光功率的增加而降低，光纤本身特有的大表面积，又使得严重影响常规固体激光器光束质量的热畸变问题在光纤激光器中也不再是一个问题。非常清楚的是，光束质量的提高，使得激光能被光学系统聚焦到接近于衍射极限的极小斑点内，这使得高质量的精密加工成为可能。由于热控问题的简化，
高能量脉冲光纤激光器
STM10和STM20高能量脉冲光纤激光器 STM10和STM20光纤激光器通过光纤传输，适合于激光打标、雕刻、微加工和表面处理。脉冲重复率和输出激光功率由8位TTL信号或USB控制。激光器可以包括隔离器、扩束镜、聚焦镜和红光指示。 工作原理 光纤是以SiO2为基质材料拉成的玻璃实体纤维，其导光原理是利用光的全反射原理，即当光以大于临界角的角度由折射率大的光密介质入射到折射率小的光疏介质时，将发生全反射，入射光全部反射到折射率大的光密介质，折射率小的光疏介质内将没有光透过。普通裸光纤一般由中心高折射率玻璃芯、中间低折射率硅玻璃包层和最外部的加强树脂涂层组成。光纤按传播光波模式可分为单模光纤和多模光纤。单模光纤的芯径较小，只能传播一种模式的光，其模间色散较小。多模光纤的芯径较粗，可传播多种模式的光，但其模间色散较大。按折射菲菲内部可分为阶跃折射率光纤和渐变折射率光纤。 以稀土掺杂光纤激光器为例，掺有稀土离子的光纤芯作为增益介质，掺杂光纤固定在两个反射镜间构成谐振腔，泵浦光从M1入射到光纤中，从M2输出激光。当泵浦光通过光纤时，光纤中的稀土离子吸收泵浦光，其电子呗激励到较高的激发能级上，实现了离子数反转。反转后的粒子以辐射形成从高能级转移到基态，输出激光。 特性 由于光纤激光器采用的工作介质具有光纤的形式，其特性要受到光纤渡导性质的影响。进入到光纤中的泵浦光一般具有多个模式，而信号光电可能具有多个模式，不同的泵浦模式对不同的信号模式产生不同的影响，使得光纤激光器和放大器的分析比较复杂，在很多情况下难以得到解析解，不得不借助于数值计算。光纤中的掺杂分布对光纤激光器也产生很大的影响，为了使介质具有增益特性，将工作离子（即杂质）掺杂进光纤。一般情况下，工作离子在纤芯中均匀分布．但不同模式的泵浦光在光纤中的分布是非均匀的。因而，为了提高泵浦效率，应该尽量使离子分布和泵浦能量的分布相重合。在对光纤激光器进行分析时，除了基于前面讨论的激光器的一般原理，还要考虑其自身特点，引入不同的模型和采用特殊的分析方法，以达到最好的分析效果。 和传统的固体、气体激光器一样，光纤激光器也是由泵浦源、增益介质、谐振腔三个基本要素组成。泵浦源一般采用高功率半导体激光器，增益介质为稀土掺杂光纤或普通非线性光纤，谐振腔可以由光纤光栅等光学反馈元件构成各种直线型谐振腔，也可以用耦合器构成各种环形谐振腔。泵浦光经适当的光学系统耦合进入增益光纤，增益光纤在吸收泵浦光后形成粒子数反转或非线性增益并产生自发发射。所产生的自发发射光经受激放大和谐振腔的选模作用后，最终形成稳定激光输出。 技术指标