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光纤激光打标机结构及原理_光纤激光器原理

栏目:数码科技

作者:B姐

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时间:2024-02-25 10:17:00

光纤激光器成为激光物理研究的一个热门,它被一致认为是全面替代固体激光器的新一代产品。光纤激光打标机是利用激光束在各种不同的物质表面打上永久的标记。打标的效应是通过表层物质的蒸发露出深层物质,或者是通过光能导致表层物质的化学物理变化而"刻"出痕迹,或者是通过光能烧掉部分物质,显出所需刻蚀的图案、文字、条形码等各类图形

所谓光纤激光打标机是指该款打标机使用的是光纤激光器,光纤激光器具有体积小(无水冷装置,使用风冷)、光束质量好(基模)、免维护等特点

主要由激光器、振镜头、打标卡三部分组成,采用光纤激光器生产激光的打标机,光束质量好,其输出中心为1064nm,整机寿命在10万小时左右,相对于其他类型激光打标器寿命更长,电光转换效率为28%以上,相对于其他类型激光打标机2%-10%的转换效率优势很大,在节能环保等方面性能卓著。

YAG和光纤激光机工作原理有何区别

DTS全称为分布式光纤测温系统,是依据光纤背向拉曼散射的温度效应原理而生成的测温系统,能探测出沿光纤不同位置的温度变化,实现真正的分布式测量,在系统中光纤既是传输介质又是传感介质,不受电磁干扰,测量精度高。

DTS脉冲光纤激光器是这个系统中的核心部件,发出特定脉冲宽度和重复频率的脉冲光信号进入传输通道,激光器波长一般在1550nm,输出峰值功率一般在50W以内,内外调制可选,有数字同步信号。

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激光器的原理是什么

光纤激光器是把泵浦物质掺入到光纤中,由半导体激光器发出的特定的波长的激光耦合后。使光纤产生激光。光纤激光切割的优点是模式好,利于切割。光电转换率高可以达到二氧化碳的两倍。而且在切割薄板金属的时候有优势,因为光纤激光器发出的光是1070纳米的波长 所以吸收率更高。IPG Photonics公司生产多种工业激光器产品,它们不仅功能强大,而且性能及可靠性方面可以达到电信设备的严格要求。其半导体泵浦光纤激光器和光纤传导直接半导体管激光器系列,包括1Kw以上的单模激光器、高达50 kW的多模激光器、25 kW 调Q脉冲激光器以及高达10 kW的直接半导体激光器。所有IPG光纤激光器都具有性能可靠、结构紧凑、半导体泵浦源寿命长、免维护、电光转换效率最高、以及在全功率范围内,光束发散角和光束质量完全保持一致等特点。 光纤激光机可用于微电子、印刷、汽车、医疗设备、造船、航空等诸多行业,可加工材料涵盖从心脏支架和计算机存储芯片的微机械加工,直到厚管壁的深熔焊。使用操作灵活,是光纤激光器最具革命性的特点之一,能够轻松地集成于2轴和多轴切割机械、机器人和振镜系统内。

其结构紧凑,整体大小要比传统的CO2或YAG激光系统小一个数量级,因而移动非常灵活。半导体泵浦源的使用寿命估计超过10万个小时,根本无需更换半导体光源。

由于Nd:YAG属四能级系统, 量子效率高, 受激辐射面积大, 所以它的阈值比红宝石和钕玻璃低得多。又由于Nd:YAG晶体具有优良的热学性能, 因此非常适合制成连续和重频器件。它是目前在室温下能够连续工作的唯一固体工作物质,在中小功率脉冲器件中, 目前应用Nd:YAG的量远远超过其他工作物质。

和其他固体激光器 一样, YAG 激光器 基本组成部分是激光工作物质、泵浦源和谐振腔。不过由于晶体中所掺杂的激活离子种类不同, 泵浦源及泵浦方式不同, 所采用的谐振腔的结构不同,以及采用的其他功能性结构器件不同,YAG激光器又可分为多种, 例如按输出波形可分为连续波YAG激光器、重频YAG激光器和脉冲 激光器 等; 按工作波长分为1.06μmYAG 激光器 、倍频YAG激光器、拉曼频移YAG 激光器 (λ=1.54μm)和可调谐YAG 激光器 (如色心激光器)等; 按掺杂不同可分为Nd:YAG激光器、掺Ho、Tm、Er等的YAG激光器; 以晶体的形状不同分为棒形和板条形YAG 激光器 ;根据输出功率(能量)不同, 可分为高功率和中小功率YAG激光器等。形形色色的YAG 激光器 , 成为固体激光器中最重要的一个分支。

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。

光纤激光器有两种激射状态, 一种是三能级激射, 另一种是四能级激射。两者的差别在于较低能级所处的位置在三能级系统中, 激光下能级即为基态, 或是极靠近基态的能级。而在四能级系统中, 激光下能级和基态能级之间仍然存在一个跃迁, 通常为无辐射跃迁。电子从基态提升到高于激光上能级的一个或多个泵浦带, 电子一般通过非辐射跃迁到达激光上能级泵浦带上的电子很快弛豫到寿命长的亚稳态, 在亚稳态上积累电子造成电子数多于激光下能级, 即形成粒子数反转。电子以辐射光子的形式放出能量回到基态这种自发发射的光子被光 学谐振腔反馈回增益介质中诱发受激发射, 产生与诱发这一过程的光子性质完。

光纤、红宝石激光器的原理?

除自由电子激光器外,各种激光器的基本工作原理均相同。产生激光的必不可少的条件是粒子数反转和增益大于损耗,所以装置中必不可少的组成部分有激励(或抽运)源、具有亚稳态能级的工作介质两个部分。激励是工作介质吸收外来能量后激发到激发态,为实现并维持粒子数反转创造条件。激励方式有光学激励、电激励、化学激励和核能激励等。工作介质具有亚稳能级是使受激辐射占主导地位,从而实现光放大。激光器中常见的组成部分还有谐振腔,但谐振腔( 见光学谐振腔)并非必不可少的组成部分,谐振腔可使腔内的光子有一致的频率、相位和运行方向,从而使激光具有良好的方向性和相干性。而且,它可以很好地缩短工作物质的长度,还能通过改变谐振腔长度来调节所产生激光的模式(即选模),所以一般激光器都具有谐振腔。激光工作物质,是指用来实现粒子数反转并产生光的受激辐射放大作用的物质体系,有时也称为激光增益媒质,它们可以是固体(晶体、玻璃)、气体(原子气体、离子气体、分子气体)、半导体和液体等媒质。对激光工作物质的主要要求,是尽可能在其工作粒子的特定能级间实现较大程度的粒子数反转,并使这种反转在整个激光发射作用过程中尽可能有效地保持下去;为此,要求工作物质具有合适的能级结构和跃迁特性。激励抽运系统,是指为使激光工作物质实现并维持粒子数反转而提供能量来源的机构或装置。根据工作物质和激光器运转条件的不同,可以采取不同的激励方式和激励装置,常见的有以下四种。

①光学激励(光泵)。是利用外界光源发出的光来辐照工作物质以实现粒子数反转的,整个激励装置,通常是由气体放电光源(如氙灯、氪灯)和聚光器组成,这种激励方式也称作灯泵浦。

②气体放电激励。是利用在气体工作物质内发生的气体放电过程来实现粒子数反转的,整个激励装置通常由放电电极和放电电源组成。

③化学激励。是利用在工作物质内部发生的化学反应过程来实现粒子数反转的,通常要求有适当的化学反应物和相应的引发措施。

④核能激励。是利用小型核裂变反应所产生的裂变碎片、高能粒子或放射线来激励工作物质并实现粒子数反转的。光学共振腔,通常是由具有一定几何形状和光学反射特性的两块反射镜按特定的方式组合而成。作用为:

①提供光学反馈能力,使受激辐射光子在腔内多次往返以形成相干的持续振荡。

②对腔内往返振荡光束的方向和频率进行限制,以确保输出激光具有一定的定向性和单色性。共振腔作用①,是由通常组成腔的两个反射镜的几何形状(反射面曲率半径)和相对组合方式所决定;而作用②,则是由给定共振腔型对腔内不同行进方向和不同频率的光,具有不同的选择性损耗特性所决定的。分类,激光器的种类是很多的。下面,将分别从激光工作物质、激励方式、运转方式、输出波长范围等几个方面进行分类介绍。想了解更多相关信息,可以咨询重庆启丰激光设备有限公司,谢谢!

光纤激光打标机的原理是什么

红宝石激光器的工作物质是红宝石棒。在激光器的设想提出不久,红宝石就被首先用来制成了世界上第一台激光器。激光用红宝石晶体的基质是Al2O3,晶体内掺有约0.05%(重量比)的Cr2O3。Cr3+密度约为,1.58×1019/厘米3。Cr3+在晶体中取代Al3+位置而均匀分布在其中,光学上属于负单轴晶体。

在Xe(氙)灯照射下,红宝石晶体中原来处于基态E1的粒子,吸收了Xe灯发射的光子而被激发到E3能级。粒子在E3能级的平均寿命很短(约10-9

秒)。大部分粒子通过无辐射跃迁到达激光上能级E2。粒子在E2能级的寿命很长,可达3×10-3秒。所以在E2能级上积累起大量粒子,形成E2和E1之

间的粒子数反转,此时晶体对频率ν满足hν=E2—E1(其中h为普朗克常数,E2、E1分别为激光上、下能级的能量)的光子有放大作用,即对该频率的光有增益。当增益G足够大,能满足阈值条件时,就在部分反射镜端有波长为6943×10-10米的激光输出。

摘自百度百科

光纤激光打标机的工作原理

光纤激光打标机是由用掺镱双包层光纤作为激光介质,使得高功率光纤激光器能得到接近衍射极限的光束输出,采用光纤激光器为基膜输出,聚焦光斑直径10微米再通过计算机控制高速扫描振镜偏转改变激光光束光路实现自动打标。激光打标是不用力的、非接触式的,对产品的品质影响几乎没有,打标出来后,字体的质感更强,

光纤激光打标机的好处:

1.没有耗材,使用后加工成本低

2.保养的次数少,可减少保养的费用

3.打标的速度快,对产品的破坏几乎没有

4.打标的范围广,可用于普通金属及合金、稀有金属及合金、金属氧化物、特殊表面处理的、水晶,塑料等等

5.对于平坦面和营凹凸不平面都可打标

6.打标更精细,对于小型打标产品,再微小的数字及LOGO都可清淅可见

7.每秒可打几万下乃至更多,打标速度方便快捷,可用于规模化生产

8.可用于生产流水线,因激光由电脑控制有可预测的范围,速度精而准

9.可在电脑上随意排版,不用制作模板,可减少加工成本

10. 光纤激光打标机机体小巧便捷,立体空间占用面积小

11. 光纤激光打标机的使用寿命长,还不易损坏

光纤激光打标机有10W/20W/30W三种普遍用的功率,功率越大,雕刻的速度越快,雕刻的品质越好,当然,选光纤激光打标机也不能只从功率的角度来看,也要从具体打标的材料来看,根据你想在的效果,选择质量最好,成本最低的光纤激光打标机

温度是表示物体冷热程度的物理量,微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。众所周知,我们周围的一切分子和原子都在进行着永不停息的无规则的热运动。而我们制冷的实质就是降低这些分子或原子的总体上的热运动的剧烈程度。激光焊接机。

首先,量子力学提出,原子只能吸收特定频率的光子,从而改变其动量。多普勒效应指出,波在波源移向观察者时频率变高,而在波源远离观察者时频率变低。当观察者移动时也能得到同样的结论。同样,对于原子也是如此,当原子的运动方向与光子运动相反时,则此光子的频率将增大,而当原子运动方向于此光子运动方向相同时,则此光子频率将减小。然后的话,另一个物理学原理就是光虽然没有静质量,但其具有动量。那么综合以上几个个物理学特性,我们就能构建出激光冷却的简单模型。

激光器的频率在一定范围内是可调的,而把激光器的频率调至略低于某原子的可以吸收的频率时,就会有意想不到的结果。当用这样一束光照射某一特定的原子时,就会发生这样的情况。如果原子是向着激光束运动时,由于光的多普勒效应,则光子的频率增加,而原来激光光子的频率刚好是略小于原子的可吸收的频率,则此时由于多普勒效应则刚好被原子吸收。而这一吸收表现为动量改变。因为光子的运动方向与原子的运动方向相反,则在光子与原子碰撞之后,原子跃迁到激发态,并且动量减小,故动能也随之减小。而对于其他运动方向的原子,则其对应的光子的频率不会增加,所以不能吸收激光束中的光子,所以也不会有动量增加这一现象的发生,相对于动能来讲也是一样。当我们用多束激光从不同角度来照射原子,则在不同运动方向上的原子的动量都会减小,从而动能减小。而由于在激光只减小原子的动量,所以在此过程持续一段时间后,大多数的原子的动量就会达到一个很低的水准,从而达到制冷的目的。

但此技术所应用的范围大多是用于原子冷却,而对于分子,这种方法很难将其冷却到超低温。但超冷分子比超冷原子的意义更大,因为其属性更为复杂。目前,冷却分子的方法是将超冷碱原子结合在一起,产生双碱分子。不久之前,耶鲁大学就曾经将氟化锶(SrF)冷却到几百微开。

2.另一种激光制冷也称反斯托克斯荧光制冷(AntistokesFluorescentCooling),是正在发展的新概念的制冷方法其基本原理是反斯托克斯效应,利用散射与入射光子的能量差实现制冷。反斯托克斯效应是一种特殊的散射效应,其散射荧光光子波长比入射光子波长短因此,散射荧光光子能量高于入射光子能量,其过程可简单理解为:用低能量激光光子激发发光介质,发光介质散射出高能量的光子,将发光介质中的原有能量带出介质而制冷。与传统制冷方式相比,激光起到了提供制冷动力的作用,而散射出的反斯托克斯荧光则是热量载体。

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