图3、高功率脉冲激光器,亮度和脉冲能量的关系图。
脉冲光纤激光器
脉冲纳秒激光器是较早一种被开发出来的类型,它们在商业市场上的成功取代了很大一部分打标用的激光器。这种激光器的平均功率现在已经被扩展到高达500瓦。另一方面,对这种光纤激光技术的深入研究导致了光纤激光器能生成数纳秒的更窄的脉冲宽度、更高的亮度,以及高达数兆赫的重复频率。保偏光纤激光器现在也被开发应用于高效变频至532纳米。近来,具有更长脉冲宽度的毫秒级准连续波(QCW)激光器也被开发出来。基于对光纤激光器的深入研究发现,其优点是几乎可应用于宏观和微观工业激光加工的全部范围。
● 由于其本身的性质,光纤在很大程度上是靠自我冷却,因此减少了热透镜效应,并简化了激光器设计。这些良性的热因素意味着,其冷却要求并不像其它由半导体二极管巴条和半导体二极管堆泵浦的激光器设计那般苛刻。
● 多种光纤直径可选和即插即用的光纤可得到各种类型的空间能量分布;小的单模高斯光纤用来切割、钻孔,直径较大的多模光纤用来焊接或表面处理。一台连续波单模光纤激光器配备一根比如说50微米直径的光纤,就可以很简单地从切割激光器变为焊接激光器,所需要做的只是简单地更换终端的聚焦光学元件。
倍频绿光光纤激光器
虽然不是严格意义上的绿光光纤激光器(原因是其激活介质并不直接释放532纳米的激光束),此类型的光纤激光器有一些*特的功能。激光源提供了较窄范围的脉冲持续时间和高达600 kHz的重复频率。单向二次谐波发生器使用了20毫米的LBO晶体。一个高速数字伺服回路采用了活性压电式镜面。高光谱亮度的激光源促成了高效的转换,实现84%的转换效率及大于20%的电光转换效率,且具备升级到355和266纳米下高功率的可行性。
连续波(CW)激光器 - 调制型
二极管泵浦的脉冲上升时间是5s,因此较小的脉冲持续时间(或时间调制)大约是10s。
使用简单的控制技术可以在10%-100%占空比调节这些激光器,所以调制频率高达50 kHz是可以实现的。在微切削过程中,调制可以较大程度地减少部件的热输入。对占空比的大范围控制以及M2等于1.05——这两个因素的结合有可能实现小于20微米的切缝宽度,使用传统的光学元件即可。
准连续波(QCW)激光器
虽然连续波光纤激光器拥有实现高能量脉冲的能力,但主要是通过使用**所需要的平均功率的方式或**长的脉冲持续时间完成,而这两种方式都存在缺陷。近来,连续波激光器的范围得到了拓展,开发出了具有更高峰值功率、更高脉冲能量的激光器,见表5。
这种激光器具备数焦耳脉冲能量、**长脉冲,以及能与更大直径的光纤耦合的能力,使得生产出的焊点直径可达0.5毫米。早期试验表明,这些低占空比焊点在任何方面都和闪光灯泵浦固体激光器相似。