飞秒光纤激光器通常采用被动锁模的方式,具有稳定性好、低功耗、长寿命等特点。采用色散补偿方式,可以将一个非常小的脉冲持续时间压缩到几十至几百飞秒,从而使它获得了“飞秒”的名称。与传统的固体、液体和气体激光器相比,光纤激光器由于具有光束质量好、光光转换效率高、工作波长可调、制造成本低、结构紧凑简单、易于实现集成化和环境稳定性好等优点而引起人们地关注。相对于连续光纤激光器,飞秒脉冲光纤激光器输出的激光脉冲具有超高的峰值功率(吉瓦量级)和超短的脉冲宽度,这使得飞秒脉冲光纤激光器在信息传输、科学研究、精细加工等领域中具有突出的应用价值。近年来,飞秒脉冲光纤激光器因为在工业控制、大气监测、有毒气体探测、生物医疗、国i防、光学传感和光学成像等领域中都具有潜在应用而成为研究热点。目前,光纤激光器获取飞秒量级超短脉冲的有效方法是利用被动锁模技术。被动锁模技术,简单地说,是采用饱和吸收元件将谐振腔内随机排布的纵模产生固定的相位关系,以实现电场相干叠加的技术。红外超快光纤激光器利用光纤作为激光产生和传输介质,产生超快时间尺度的激光装置。朗研超快激光器色散补偿
绿光飞秒光纤激光器的基本工作原理是:首先通过一定手段激发光纤中的粒子,使其处于高能态或受激态,然后在适当的外部条件(如反射镜)作用下,这些激发态粒子将产生共振,从而产生激光。粒子激发在绿光飞秒光纤激光器中,通常使用稀土离子(如Er3+、Yb3+等)作为增益介质。这些离子在光泵或电泵的作用下被激发到高能态或受激态。光泵通常使用半导体激光器发出的光束,而电泵则是通过在光纤中加入电流来实现。粒子共振被激发的离子在外部条件(如反射镜)作用下会产生共振,这些共振会使得一部分能量以激光的形式释放出来。这些共振通常是通过在光纤端面镀上反射膜或者利用光纤中的波导效应来实现的。激光输出当共振的离子释放出足够能量时,就会形成激光。绿光飞秒光纤激光器的输出波长通常由所使用的增益介质的能级结构决定。例如,如果使用Er3+作为增益介质,则输出的激光波长通常在1.5μm附近(对应于通信波段)。绿光超快光纤激光器重复频率超快激光器激具有极高的脉冲能量和峰值功率,在许多科研领域和工业应用中引起了浓厚的兴趣。
在种类繁多的激光器类型中,光纤技术和激光技术的结合催生了新一代的激光技术——光纤激光器。相较于其他类型的激光器而言,光纤全内反射的特性保证了光纤激光器具有更高的转化及传输效率;较小的纤芯直径保证了其接近衍射极限的输出光束质量;光纤的可弯曲性极大地提高了激光器的便携性及可操控性;而且光纤具有极大的表面积与体积比,使其在高功率运行时热量扩散方便,降低了对冷却装置的需求;此外,光纤本身的结构特性使得激光器对工作环境的需求更为宽容,受灰尘、湿度和气流扰动的影响更小,这也间接提高了激光器的稳定性,降低了其维护成本;随着光纤技术的发展,光纤器件制作工艺的进步,光纤激光器的全光纤化程度不断提高,使得光纤激光器集成度、一致性、稳定性和可靠性也不断优化。所有的这些优势都在推动着光纤激光器的不断发展,促使其成为市场上举足轻重的激光光源。
光纤激光器具有以下优势:一、轻量化易安装:光纤较柔软可以弯曲,光纤激光器通常可以做到小型轻量化,在降低了购置成本的同时安装也方便灵活。二、维护成本低:受热透镜效应和热致双折射效应等热效应影响,固体激光器的散热模块需要精心设计,由于作为激光介质的光纤表面积/体积比值要比块状的固体激光器棒形介质大4个量级以上,光纤激光器在100W内可以通过空气冷却。同时光纤激光器不需要每月几个小时的定期维护。三、高光束质量:光纤发射激光的数值孔径较小,容易聚光的特性使其可达到功率密度化,实现高分辨率加工,高光束质量意味着光纤激光器可以使用在材料加工、医疗、科学和国i防等制造领域。激光器脉冲能量的控制方法。
由于飞秒激光的超快速时间和超高峰值功率的特性,在飞秒激光用于材料加工时,具有如此高峰值光强和极短持续时间的光脉冲与物质相互作用,能够以极快的速度将其全部能量注入到很小的作用区域,瞬间内的高能量密度沉积将使电子的吸收和运动方式发生变化,避免了激光线性吸收而导致能量转移和扩散等的影响,从而在根本上改变了激光与物质相互作用的方式,使飞秒激光加工成为具有超高精度,超高空间分辨率,以及性的材料适应性的非热熔冷处理过程,开创了激光加工的崭新领域。光纤飞秒激光器由于其高能量和高精度特性,被普遍应用于各种材料加工领域。绿光飞秒光纤激光器原理
光纤超快激光器的基本原理。朗研超快激光器色散补偿
飞秒激光器是一种能够产生极短时间脉宽(飞秒级别)激光的设备,通常用于精密测量、光学通讯、精细加工、医学等领域。飞秒激光器主要由以下几个部分组成:1.激光器主机:这是产生激光的核i心部分,主要包括增益介质、谐振腔、泵浦源和冷却系统等。增益介质是用于产生激光和放大激光的介质,如有源掺杂光纤、激光晶体、激光陶瓷等。谐振腔是用于选出特定波长的光并使其来回反射,以产生干涉和放大效果的结构,通常由反射镜构成。在飞秒激光器中通常还有锁模器件,用于产生饱和吸收效应,实现超短脉冲输出。飞秒激光器通常采用光学泵浦,通过光子激发增益介质,然后通过受激辐射产生激光。2.色散管理系统:飞秒激光器的峰值功率较高,通产在腔内或者腔外采用色散原件,控制激光脉冲的峰值功率。为了得到更短的脉宽,需要使用脉宽压缩器。脉宽压缩器通常由一系列光学元件组成,如偏振分束器、反射镜和色散元件等,通过调整光学元件的相对位置和角度,可以将激光的脉宽压缩到飞秒级别。朗研超快激光器色散补偿