总结光纤激光切割器的基本结构以及分类与优势

  在光纤纤芯中掺入稀土离子，泵浦光通过光纤时，纤芯中的稀土离子吸收泵浦光，跃迁到激光上能级，产生粒子数反转。反转后的粒子在自发辐射光子或者特别注入的光子诱导下以受激辐射跃迁到激光下能级，同时发射出与诱导光子相同的光子，这样的过程雪崩般发生，于是发射出激光。这就是光纤激光器的基本原理。选择在光纤中掺稀土离子构成光纤激光器，部分原因就是稀土离子的吸收范围正好与半导体激光器的辐射范围重合，因而能方便地采用成本低廉的、工艺较为成熟的半导体激光器作为泵浦光源。

    光纤激光器的基本结构由增益介质、谐振腔与泵浦源组成。增益介质为掺有稀土离子的光纤芯，掺杂光纤放置在两个反射率经过选择的腔镜之间，泵浦光从光纤激光切割机激光器的左边腔镜耦合进入光纤，经准直光学系统和滤波器得到输出激光。从理论上来说，只有泵浦源和增益光纤是构成光纤激光器的必须组件，而谐振腔并非必不可缺的组件。谐振腔的选模和增加增益介质长度的作用在激光切割机光纤激光器中是可以不用的，因长光纤本身可以非常长 ,从而获得很高的单程增益，而光纤的波导效应又可以起到选模的作用。但实际应用中人们一般希望使用较短光纤，所以多数情况下采用谐振腔，以引入反馈。

    光纤激光切割机由于它可以通过光纤传输，柔性化程度空前提高，故障点少，维护方便，速度奇快，所以在切割4mm以内薄板时光纤切割机有着很大的优势，但是受固体激光波长的影响它在切割厚板时质量较差。光纤激光器激光切割机的波长为1.06um，不易被非金属吸收，故不能切割非金属材料。光纤激光的光电转化率高达25%以上，在电费消耗、配套冷却系统等方面光纤激光的优势相当明显。

     随着激光产业的飞速发展，相关的激光技术与激光产品也日趋成熟。在激光切割机领域，目前有YAG固体激光切割机、CO2激光切割机、光纤激光切割机。

    YAG固体激光切割机具有价格低、稳定性好的特点，成都激光加工，目前产品的输出功率大多在600W以下，由于输出能量小，主要用于薄板的切割。它的绿色的激光束可在脉冲或连续波的情况下应用，具有波长短、聚光性好适于精密加工。

    CO2激光器的激光比较容易被非金属吸收，可以高质量地切割木材、亚克力、PP、有机玻璃等非金属材料，但是CO2激光的光电转化率只有10%左右。CO2激光切割机在光束出口处装有喷吹氧气、压缩空气或惰性气体N2的喷嘴，用以提高切割速度和切口的平整光洁。为了提高电源的稳定性和寿命，对于CO2气体激光要解决大功率激光器的放电稳定性。

    光纤激光切割机是由很长的掺杂双包层光纤和高可靠性、多模、单发光体半导体激光器组成，该半导体激光切割机为光纤外包层提供泵浦光。这些单发光结构的半导体二极管的寿命高出条行结构的半导体二极管10到100倍，是高可靠性和免维护运行的关键所在。目前，基于相同可靠性设计的通讯产品用的半导体泵浦激光器在5W、25度室温下测试说明MTBF值超出20万小时。此外，在与其他种类相同功率单模(TEM00)激光器相比，光纤激光器具有独特的优势，特别在工业应用领域。主要包括：高墙插(电源)效率、紧凑设计、易于进行光传输和冷却系统集成以及能提供长达1万小时连续出光而无须任何人为看管的免维护运行。

    光纤激光切割机只消耗相当于1%的灯泵激光器所需电能，同时其效率是半导体泵固体激光切割机(Nd激光系统)的两倍以上。更高的效率、更长的使用寿命、更少的维护结合起来使得光纤激光器的拥有者的成本富有极强的吸引力。光纤激光器在那些要求近红外高光束质量的激光器应用中大有用武之地。他们会对小的聚焦光斑、高的功率密度有特殊的兴趣，如桌面式的生产。一束100W的激光输出光斑可以被聚焦到5um那么小，这相当于亮度是109W/cm2。现在光纤激光器的应用定位包括：选择性的焊接、标刻、各类艺术成像、退火、微机械器件的折曲、1~2mil不锈钢部件的切割等应用。

“ 光纤激光切割机只消耗相当于1%的灯泵激光器所需电能”
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