大功率固体激光器高效率光纤耦合

光束质量参数对大功率固体激光器光纤耦合系统的设计起着关键作用。大功率固体激光器输出的为多模激光束,引入等效基模光束来计算多模激光束的光束质量是一种有效的方法,并定义包含光斑能量98%的光斑半径为束宽,以此计算多模激光束的光束质量,是准确有效的。结合大功率固体激光器的光纤耦合原理和光束变换理论设计了高效耦合系统,并对系统内透镜的通光孔径及焦距等参量做了数值优化。实验证明,此光纤耦合系统能够进行大功率固体激光高效率耦合,成功地实现了输入功率为2000W时,耦合效率大于94%的激光输出,并给出了光纤耦合的效率曲线及分析。     

大功率半导体直接输出激光加工系统开发

半导体激光器及其工业应用是激光领域研究与发展的热点, 国内大功率半导体激光器的发展已经取得了较大进展, 但基于国产大功率半导体直接输出激光器的自动化加工装备研究较少。研制了国产大功率半导体直接输出激光加工系统, 开发了基于DSP的嵌入式激光加工过程检测与控制系统, 设计了用于该系统闭环温度控制的模糊控制算法, 并取得了良好的温度控制效果。基于该平台开展了激光宽带相变硬化实验, 实验表明: 在温度控制模式下, 相变硬化层深度和硬度的一致性要优于恒定功率模式。     

谐振放大结构的大功率Nd:YAG激光器设计及分析

采用一级谐振两级放大的系统结构和激光单元分块设计方法,研制出了工业大功率脉冲固体激光器。在输出平均功率为957 W连续运转2 h后的功率不稳定度为2.5%,光电转换效率为3%,光束质量达到22 mm·mrad,激光耦合进入0.6 mm的光纤,放大级之后最高输出功率达到1125 W。     

高功率固体激光器的光纤耦合研究

对高功率固体激光器的光纤耦合进行了理论设计和实验研究.高功率固体激光器的光束质量随着输出功率的增加而变差,根据入射激光的光束质量,计算得到传输光纤的最小芯径和耦合透镜的有效焦距.该研究成功实现了高功率固体激光器光纤输出功率大于500 W,耦合效率大于90％,满足科研工作及工业应用需要.     

半导体激光合束技术及应用

半导体激光的高效率、长寿命、小体积和轻量等优点使其具有广泛的应用前景。但受光束质量的限制,半导体激光很难作为直接光源应用在对功率、光束质量和亮度均有高要求的领域。国际上半导体激光合束技术的发展非常迅速,千瓦量级已接近并达到全固态激光器的水平。介绍和总结了该实验组近年来在大功率半导体激光合束方面的研究进展,包括采用常规激光合束技术和新型的光栅外腔光谱合束技术,百瓦量级实现了3~5mm.mrad光束质量输出,千瓦量级实现了光纤输出和直接输出光源,光束质量的提高使得半导体激光可作为直接光源应用于工业和国防领域,并将发挥重要作用。     

国内首台25瓦脉冲光纤激光器问世

光纤激光器以其光束质量优异、低耗能、长寿命、体积小巧等特点成为工业激光领域的新宠，在工业制造、精密材料加工、医疗、军事等领域有着广泛应用。由华工激光在国内首创的25瓦脉冲光纤缴光器，体积只有一台DVD大小，功率仅200瓦，和传统的固体激光器相比，它的体积更为小巧，电耗降低了10倍。     

光纤激光器在微细加工中的应用潜力

近年来，光纤激光技术的发展及其应用潜力令光纤激光器的生产商、研制者和工业用户都感到十分振奋。光纤激光器所具有的极佳光束质量赋予其诸多引人注目的优点，并使材料的精细加工质量得到很大提高。除此之外，光纤激光器还具有很多其它优点，如结构紧凑、能量转换效率高、成本费用适中和易于集成等。为了确定光纤激光器在实际应用中有哪些特殊优点，德国Fraunhofer Institute Material ＆ Beam Technology的科研人员将短脉冲光纤激光器系统和具有近乎完全相同性能参数的普通棒状Q开关固体激光器系统做了对比实验研究。研究内容包括钻孔、切割、横向切除和打标等几种典型的激光微细加工应用，实验材料则选取了铝、硅和红宝石等几种有代表性的材料。实验证明．光纤激光器在某些激光加工应用领域具有明显的技术优势，尤其是在所加工产品的精度和表面质量方面。最终得出的结论是：在近乎完全相同的条件下，与棒状激光器系统相比，光纤激光器系统切割出来的缝隙更窄、钻出来的孔径更小。     

1.75 kW国产掺Yb双包层光纤激光器

高功率双包层光纤激光器作为一种新型固体激光器,具有效率高、光束质量好、易于散热、结构紧凑等优点,与传统的气体和固体激光器相比,优势明显.在工业、国防、空间等领域具有非常重要的应用价值.这种基于包层抽运技术的光纤激光器,采用低亮度的二极管激光器作为抽运源,以稀土掺杂的特种新型光纤为工作介质.实现高亮度、高光束质量的激光输出,是高功率固体激光的重要发展趋势之一.目前,采用高功率光纤激光器的激光焊接、激光切割自动化装备已在汽车、船舶制造等领域中获得重要应用.在国际上,尽可能提高单根光纤的激光输出功率,一直是科学家努力的目标之一.     

大功率CO2激光器尾镜取样功率测控的研究

激光功率是激光器中最基本的参数,激光功率的稳定、准确将对激光加工等领域产生直接而巨大的影响.在大功率CO2激光器功率测控系统中,采用尾镜即全反球面镜漏光进行激光功率采样,并通过西门子S7-200PLC实现对整个系统的激光功率测控,可以有效提高对激光器的控制精度和稳定性,且不影响激光输出     

掺镱双包层光纤激光器及其在激光加工中的应用

掺镱双包层光纤激光器是国际上近年来发展的一种新型固体激光器,它具有光束质量好、体积紧凑、效率高等优点。在简要介绍高功率掺镱双包层光纤激光器的原理特点以及发展现状的基础上,讨论了它在激光加工中的应用。     

高功率掺镱光纤振荡器:研究现状与发展趋势

近年来,高功率掺镱光纤振荡器的输出功率和光束质量不断提升,在工业、科研等领域得到了越来越广泛的应用。目前,多模掺镱光纤振荡器的输出功率已经突破17.5kW,近单模光纤振荡器输出功率已经突破8kW。本文对掺镱光纤振荡器在科研和工业领域的研究现状进行详细介绍,分析掺镱光纤振荡器未来的发展趋势;对进一步提升掺镱光纤振荡器功率和光束质量的各项关键技术进行剖析,给出了万瓦级近单模高功率掺镱光纤振荡器的技术方案,以期为更高功率光纤振荡器的发展提供技术参考。     

激光相干合成的研究进展:2011—2020

本文回顾了过去10年激光相干合成领域取得的重要进展,总结了可合成激光模块性能提升的标志性成果,梳理了相干合成使能技术取得的重要突破,展示了不同类型激光相干合成取得的成果及其多样化应用,并对激光相干合成领域的发展进行了展望。     

激光二极管侧面抽运高功率1338nm Nd∶YAG激光器

报道了一台激光二极管(LD)侧面抽运的高功率连续1338 nm Nd∶YAG激光器.通过分析Nd∶YAG的跃迁谱线和相应的受激发射截面的特点,根据多跃迁谱线激光材料波长选择的耦合率条件,合理设计激光棒和腔镜的耦合率参数.激光谱线测量表明,成功抑制了1064 nm和1319 nm波长激光的振荡.以高功率808 nm激光二极管侧面抽运模块为抽运源,采用平-平腔结构,研究了耦合输出率分别为5.3%,7.4%和11%的输出镜的输出情况,比较分析了不同腔长对激光输出的影响.在抽运功率为555 W时,采用5.3%的耦合输出镜和20 cm腔长,获得大于100 W的1338 nm单一波长激光输出,光-光转换效率大于18%,斜率效率为35%,输出光束的M2因子为36.     

激光机的聚焦、监控系统的设计

本文提出了一种简单有效针对于小、中型YAG激光机的光学系统设计 ,并指出此种方式对激光焊接机离焦量的调整的影响 ,并结合实际工业中的应用 ,简化了激光机中复杂的光学系统 ,提高了光束质量     

半导体激光器线阵光束扭转对称化的实验研究

利用双焦望远系统和扭转柱透镜系统实现了半导体激光器线阵(LD-bar)的扭转对称化，对称化后的光束在x和y两个方向的光束宽度、发散角和光束参量积接近相等，极大地改善了半导体激光器线阵光束的不对称性和像散特性，进行了以上变换的理论分析和实验研究。作为应用实例．用对称变换后的光束进行了抽运固体激光器的实验，激光器基模输出的效率比用不变换前的光束有明显提高。     

基于模式选择耦合器的柱矢量光脉冲光纤激光器

柱矢量光具有轴对称的偏振及强度分布特点,强聚焦条件下会形成一个独特且较强的局部纵向电场,在工业加工、材料处理、粒子操控、显微成像等领域具有独特的应用优势。模式选择耦合器是实现全光纤模式转换的关键器件,具有结构简单、体积小、高转换效率、高模式纯度和优良光纤兼容性等优点,是目前最有希望获得稳定可靠柱矢量全光纤激光输出的一套技术方案。本文基于模式选择耦合器搭建柱矢量窄线宽全光纤激光器获得了高模式纯度、高稳定性的LP11模输出。     

国产双锥形光纤实现4kW单模激光输出

基于自主研制的双锥形掺镱双包层光纤,开展了全光纤高功率光纤激光放大实验。激光系统实现了中心波长为1080 nm、最高功率为4 kW的单模激光输出,其光光效率和斜率效率分别为82%和83%,质量因子(M²)为1.33,拉曼抑制比为44 dB。实验结果表明,双锥形光纤具有同时提高非线性效应和模式不稳定性效应阈值的优势,有利于进一步提升高光束质量光纤激光器的输出功率。     

非稳腔大功率绿光激光器的研究

为了提高激光的光束质量和提供准直的平行光束,为抽运钛宝石提供优良的大功率的绿光抽运源,对激光二极管侧面抽运Nd:YAG声光调Q腔内倍频固体激光器进行了研究.实验中采用凸平直线非稳腔,将凸面镜和增益介质热透镜效应等效为望远镜系统进行分析.由实验可知,凸平非稳腔具有较大模体积、良好的稳定性等优点;利用二类相位匹配的磷酸钛氧钾晶体进行腔内倍频,当抽运功率为200W时,获得脉宽109ns、重复频率9.3kHz、发散角小于2mrad的42W绿光输出,光光转换效率达到21%,24h长时间的工作,不稳定性小于2%.结果表明,利用非稳腔腔型,在侧面抽运的模块中可以实现高效的大功率绿光输出.