光纖激光器簡介

　　利用摻雜稀土元素的光纖研制成的光纖放大器給雷射雕刻機光波技術領域帶來了革命性的變化。由於任何光放大器都可通過恰當的反饋機制形成激光器，因此光纖激光器可 在光纖放大器的基礎上開發。目前開發研制的光纖激光器主要采用摻稀土元素的光纖作為增益介質。由於光纖激光器中光纖纖芯很細，在泵浦光的作用下光纖內極易 形成高功率密度，造成激光工作物質的激光能級“粒子數反轉”。因此，當適當加入正反饋回路(構成諧振腔)便可形成激光振蕩。另外由於光纖基質具有很寬的熒 光譜，因此，光纖激光器一般都可做成可調諧的，非常適合於WDM系統應用。
　　我們可以從不同的角度對光纖激光器進行分類，如根據光纖激光器的諧振腔采用的結構可以將其分為Fabry-Perot腔和環行腔兩大類。也可根據輸出 波長數目將其分為單波長和多波長等。對於不同類型光纖激光器的特性主要應考慮以下幾點：(1)閾值應越低越好;(2)輸出功率與抽運光功率的線性要好; (3)輸出偏振態;(4)模式結構;(5)能量轉換效率;(6)激光器工作波長等。
　　和半導體激光器相比，光纖激光器的優越性主要體現在：光纖激光器是波導式結構，可容強泵浦，具有高增益、轉換效率高、閾值低、輸出光束雷射焊接機質量好、線寬窄、結構簡單、可靠性高等特性，易於實現和光纖的耦合。
　　和CO2激光器相比，CO2激光器應用在更穩定、更大幅面、更快速的機床上，而光纖激光器則主要針對2mm以下的曲面加工。光纖激光器的主要優勢是：1.光纖激光器和CO2激光器兩者的波長相差一個數量級，CO2激光器是不能用光纖傳輸的，而光纖激光可以用光纖傳輸，大大增加了加工的柔性化程度;2.光纖激光器的光電轉化率高達25%以上，而CO2激光器的光電轉化率只有10%左右，在電費消耗、配套冷卻系統等方面光纖激光器的優勢相當明顯。
　　固體激光器的定義與分類
　　用固體激光材料作為工作物質的激光器。1960年，T.H.梅曼發明的紅寶石激光器就是固體激光器，也是世界上第一台激光器。固體激光器一般由激光工作物質、激勵源、聚光腔、諧振腔反射鏡和電源等部分構成。
　　這類激光器所采用的固體工作物質，是把具有能產生受激發射作用的金屬離子摻入晶體而制成的。在固體中能產生受激發射作用的金屬離子主要有三類：
　　(1)過渡金屬離子(如Cr3+);
　　(2)大多數鑭系金屬離子(如Nd3+、S2+、Dy2+等);
　　(3)錒系金屬離子(如U3+)。
　　這些摻雜到固體基質中的金屬離子的主要特點是：具有雷射打標機比較寬的有效吸收光譜帶，比較高的熒光效率，比較長的熒光壽命和比較窄的熒光譜線，因而易於產生粒子數反轉和受激發射。用作晶體類基質的人工晶體主要有：剛玉(AL2O3)、釔鋁石榴石(Y3Al5，O12)、鎢酸鈣(CaWO4)、氟化鈣(CaF2)等，以及鋁酸釔(YAlO3)、鈹酸鑭(La2Be2O5)等。用作玻璃類基質的主要是優質矽酸鹽光學玻璃，例如常用的鋇冕玻璃和鈣冕玻璃。與晶體基質相比，玻璃基質的主要特點是制備方便和易於獲得大尺寸優質材料。對於晶雷射切割機體和玻璃基質的主要要求是：易於摻入起激活作用的發光金屬離子;具有良好的光譜特性、光學透射率特性和高度的光學(折射率)均勻性;具有適於長期激光運轉的物理和化學特性(如熱學特性、抗劣化特性、化學穩定性等)。晶體激光器以紅寶石(Al2O3：Cr3+)和摻釹釔鋁石榴石(簡寫為YAG：Nd3+)為典型代表。玻璃激光器則是以釹玻璃激光器為典型代表。