采用混合玻璃配置提高高功率激光装置短脉冲输出能力
什么是光纤激光器
什么是光纤激光器——激光英才网光纤激光器是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器，光纤激光器可在光纤放大器的基础上开发出来：在泵浦光的作用下光纤内极易形成高功率密度，造成激光工作物质的激光能级“粒子数反转”，当适当加入正反馈回路（构成谐振腔）便可形成激光振荡输出。
光纤激光器的类型按照光纤材料的种类，光纤激光器可分为：1．晶体光纤激光器。
工作物质是激光晶体光纤，主要有红宝石单晶光纤激光器和nd3+：YAG单晶光纤激光器等。
2．非线性光学型光纤激光器。
主要有受激喇曼散射光纤激光器和受激布里渊散射光纤激光器。
3．稀土类掺杂光纤激光器。
光纤的基质材料是玻璃，向光纤中掺杂稀土类元素离子使之激活，而制成光纤激光器。
4．塑料光纤激光器。
向塑料光纤芯部或包层内掺入激光染料而制成光纤激光器。
光纤激光器的优势光纤激光器作为第三代激光技术的代表，具有以下优势：（1）玻璃光纤制造成本低、技术成熟及其光纤的可饶性所带来的小型化、集约化优势。
（2）玻璃光纤对入射泵浦光不需要像晶体那样的严格的相位匹配，这是由于玻璃基质Stark 分裂引起的非均匀展宽造成吸收带较宽的缘故。
（3）玻璃材料具有极低的体积面积比，散热快、损耗低，所以上转换效率较高，激光阈值低。
（4）输出激光波长多：这是因为稀土离子能级非常丰富及其稀土离子种类之多。
（5）可调谐性：由于稀土离子能级宽和玻璃光纤的荧光谱较宽。
（6）由于光纤激光器的谐振腔内无光学镜片，具有免调节、免维护、高稳定性的优点，这是传统激光器无法比拟的。
（7）光纤导出，使得激光器能轻易胜任各种多维任意空间加工应用，使机械系统的设计变得非常简单。
（8）胜任恶劣的工作环境，对灰尘、震荡、冲击、湿度、温度具有很高的容忍度。
（9）不需热电制冷和水冷，只需简单的风冷。
（10）高的电光效率：综合电光效率高达20%以上，大幅度节约工作时的耗电，节约运行成本。
（11）高功率,目前商用化的光纤激光器是六千瓦。
激光题目
1．要产生激光至少要具备激光工作物质、泵浦源和谐振腔三个基本条件。
2．激光打标机上的声光调Q晶体在设备中起到了开关作用。
3．一般金属对YAG 激光比CO2激光吸收要高。
（填“YAG”或“CO2”）4．一般工业上常用的激光器有固体YAG 激光器和气体CO2激光器。
5．为了使激光被更好地聚焦，激光设备上常用倒置望远镜先对激光进行准直扩束。
6．二氧化碳激光器一般比固体激光器的电光转换效率高。
7．为了更好的进行激光切割，一般在激光切割前要进行激光打孔。
8．灯泵浦YAG激光打标机上装有氪灯，焊接机上装氙灯。
9．正离焦激光焊接是激光聚焦面处于加工工件表面的上方，而负离焦激光焊接是激光聚焦面处于加工工件表面的下方。
（填“上”或“下”）10．激光焊接机进行PLC编程自动焊接时，只按下驱动、程序按钮，激光器不会出激光但数控工作台会按程序运动，如果要按程序出激光进行加工则必须按下程控按钮。
11．在激光打标过程中，当发现结尾的笔划出现火材头时，很可能是激光打标参数中的激光关延时参数设置过长。
12．工业用激光器属于 4 类激光产品。
13．如果脉冲激光一个脉冲能量为E，脉冲完后为T，则该激光的峰值功率为E/T，如果激光频率为f，则其平均功率为Ef。
1．输出高阶横模激光的激光器的功率一般比输出较低阶横模激光的激光器功率高，为了抑制高阶横模，在实际加工设备上常常采用小孔光阑法、长腔法方法。
2．一般YAG晶体的固体激光器发射的激光波长为1064 nm，CO2激光器发射的激光波长为10600 nm。
3．YAG激光器一般由激光电源、冷却系统、谐振腔几部分组成。
4．激光的英文单词为 LASER ，其含义为受激辐射的光放大，它与一般光源相比有以下四个特点分别为单色性、相干性、高亮度、方向性好。
7．在其它条件一定的情况下，相对较短焦距的聚焦镜可以得到更小的聚焦光斑。
12．一般来说，金属对YAG激光的初始反射率比对CO2激光低。
13．在进行激光焊接时，一般薄板焊接采用正离焦，厚板焊接采用负离焦。
激光 hh200a 技术参数
激光hh200a 技术参数1.引言1.1 概述激光HH200A是一种先进的激光设备，具备高精度、高效能和高稳定性的特点。
它采用了先进的激光技术，能够产生高功率的激光束，广泛应用于工业制造、医学研究和科学实验等领域。
激光HH200A的主要特点包括以下几个方面：首先，它具备高精度的定位能力，能够实现微米级的激光焊接、切割和打孔等操作；其次，它具有高效能的工作模式，能够在极短的时间内完成复杂的加工任务；此外，激光HH200A还具备高稳定性的特点，能够在长时间的连续工作中保持稳定的输出功率。
除了以上的基本特点外，激光HH200A还具备一些其他的优势。
首先，它具有较小的体积和重量，便于携带和安装；其次，它具备较低的能耗和较长的寿命，能够大幅度降低使用成本；此外，激光HH200A还具备良好的兼容性，可与其他设备和系统进行无缝连接和整合。
总的来说，激光HH200A是一种高性能的激光设备，具备高精度、高效能和高稳定性的特点。
它在工业制造、医学研究和科学实验等领域具有广泛的应用前景，将为相关行业的发展和进步提供有力的支持。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以从以下几个方面进行描述：文章结构的设计是为了使读者更好地理解和掌握激光hh200a的技术参数。
整篇文章主要分为引言、正文和结论三部分。
引言部分首先对整篇文章进行了概述，介绍了激光hh200a的基本背景和应用领域。
接着，概述了文章的结构，包括引言、正文和结论三个部分，以及每个部分的主要内容。
正文部分是本文的核心内容，详细介绍了激光hh200a的技术参数。
其中，技术参数1和技术参数2分别对应了具体的技术指标，通过对每个指标的解释和说明，使读者能够全面了解激光hh200a的性能和特点。
结论部分对整篇文章进行了总结，并对激光hh200a的技术参数进行了展望。
在总结部分，对激光hh200a的技术参数进行了概括和评估，指出了其在实际应用中的优势和不足之处。
在展望部分，对激光hh200a的技术参数进行了未来发展的展望，并提出了一些改进和优化的建议。
ns脉冲激光对K9玻璃的破坏实验X
第16卷 第7期强激光与粒子束Vol.16,No.7 2004年7月HIGH POWER LASER AND PARTIC LE BE AMS Jul.,2004 文章编号:100124322(2004)0720817204ns脉冲激光对K9玻璃的破坏实验Ξ郭少锋, 陆启生, 邓少永, 黎 全, 汪晓波(国防科学技术大学理学院,湖南长沙410073) 摘 要: 采用高速PI N光电探测器和高带宽的数字存储示波器,实时检测透射光脉冲和散射光脉冲的变化特征,并将之用作材料破坏的光学判据,测量得到K9玻璃在1.06μm纳秒脉冲激光作用下的能量损伤阈值约18m J,相应的能量密度阈值为1.0k J/cm2。
通过分析透射光脉冲和散射光脉冲的特征,给出了材料的破坏时刻,并推断出K9玻璃所能承受的极限光强为1015W/m2。
研究了能量透过率与泵浦能量的关系,并初步探讨了透明材料的破坏机理。
结果表明:在多纵模激光的作用下,透明光学材料破坏是电离击穿与自聚焦效应综合作用的结果。
关键词: 透明介质; Y AG激光; 透射率; 激光损伤阈值; 散射光 中图分类号: T N246 文献标识码: A 对于NIF,LM J等巨型高功率激光系统而言,无缺陷光学透明材料的损伤阈值决定着该激光器的输出上限,多年来,各国学者进行了大量的破坏实验,发展出多种损伤测试技术,如Nomarski偏振干涉术[1],反射率突变法[2]、光热偏转法[3]及光声法[4],测量了材料的破坏阈值[5～9],给出了破坏阈值相对激光波长、光斑尺寸、脉宽以及材料参数的定标律,这些工作极大地丰富了激光诱导破坏领域的研究,在高功率激光系统的安全运转以及光学材料的微细加工等方面具有极高的参考价值,并对进一步研究激光破坏的机理以及改进光学材料的制备工艺与应用提供可靠的实验数据。
但是,当前实验工作在破坏过程的实时检测方面还有所欠缺,大量工作集中在如何精确测量破坏阈值,忽略了对破坏机理的分析和诊断。
固体激光器原理固体激光器
固体激光器原理-固体激光器固体激光器发展历程固体激光器发展历程固体激光器用固体激光材料作为工作物质的激光器。
1960年，梅曼发明的红宝石激光器就是固体激光器，也是世界上第一台激光器。
固体激光器一般由激光工作物质、激励源、聚光腔、谐振腔反射镜和电源等部分构成。
这类激光器所采用的固体工作物质，是把具有能产生受激发射作用的金属离子掺入晶体而制成的。
在固体中能产生受激发射作用的金属离子主要有三类：(1)过渡金属离子；(2)大多数镧系金属离子；(3)锕系金属离子。
这些掺杂到固体基质中的金属离子的主要特点是：具有比较宽的有效吸收光谱带，深圳市星鸿艺激光科技有限公司专业生产激光打标机，激光焊接机,深圳激光打标机,东莞激光打标机比较高的荧光效率，比较长的荧光寿命和比较窄的荧光谱线，因而易于产生粒子数反转和受激发射。
用作晶体类基质的人工晶体主要有：刚玉、钇铝石榴石、钨酸钙、氟化钙等，以及铝酸钇、铍酸镧等。
用作玻璃类基质的主要是优质硅酸盐光学玻璃，例如常用的钡冕玻璃和钙冕玻璃。
与晶体基质相比，玻璃基质的主要特点是制备方便和易于获得大尺寸优质材料。
对于晶体和玻璃基质的主要要求是：易于掺入起激活作用的发光金属离子；；具有适于长期激光运转的物理和化学特性。
晶体激光器以红宝石和掺钕钇铝石榴石为典型代表。
玻璃激光器则是以钕玻璃激光器为典型代表。
工作物质固体激光器的工作物质，由光学透明的晶体或玻璃作为基质材料，掺以激活离子或其他激活物质构成。
这种工作物质一般应具有良好的物理－化学性质、窄的荧光谱线、强而宽的吸收带和高的荧光量子效率。
玻璃激光工作物质容易制成均匀的大尺寸材料，可用于高能量或高峰值功率激光器。
但其荧光谱线较宽，热性能较差，不适于高平均功率下工作。
常见的钕玻璃有硅酸盐、磷酸盐和氟磷酸盐玻璃。
80年代初期，研制成功折射率温度系数为负值的钕玻璃，可用于高重复频率的中、小能量激光器。
晶体激光工作物质一般具有良好的热性能和机械性能，窄的荧光谱线，但获得优质大尺寸材料的晶体生长技术复杂。
激光原理第九章
2．半导体激光二极管激励 用波长与激光工作物质吸收波长相匹配的激光作激励光源将大大提高激光器效率。
Nd：YAG宽约30nm的810nm泵浦吸收带中含合多条吸收谱线，809nm的半导体激光二极管输出光泵 浦可以准确地对准此吸收带中带宽约2nm的809nm吸收谱线。半导体激光二极管激励的固体激光器的总 效率为7％—20％。
CO2激光器的谐振腔大多采用平凹腔，由于其增益高．也可采用非稳腔以增加其模体积。
高反射镜可用金属制成，也可在玻璃表面镀以金膜，输出端可采用小孔耦合方式或由可透 过红外光的Ge、GaAs等材料制成输出窗。
1、纵向慢流CO2激光器 气体从放电管一端流入，另一端抽走，气流、电流和光轴方向一致。气流目的是排除CO2与电子碰
一、光泵激励 光激励又可分为气体放电灯激励和半导体激光器激励两种方式。 1、气体放电灯激励
以气体放电灯为激励光源是广为采用的激励方式，脉冲激光器采用脉冲氖灯，连续激光器 采用氖灯或碘钨灯。
气体放电灯激励的能量转换环节多，其辐射光谱很宽、只有一部分能量分布在激光工作物质的有效 吸收带内，通常L约为15％，激光器的效率较低，常用的Nd：YAG激光器的效率约为1％—3％
有小型化、全固态、长寿命及热效应小等优点。单个半导体激光器功率已越过1w，半导体激光器列阵 功率达数百瓦。
工作物质的泵浦吸收谱线和已有大功率半导体激光器发射波长匹配是构成半导体激光器泵浦的固 体激光器的必要条件。适于构成此类激光器的固体工作物质有Nd：YAG，Nd：YVO4，Nd：YLF， Tm、Ho：YAG。为了使波长准确匹配，对半导体激光器的温度加以控制。
钕玻璃的荧光寿命长，易于积累高能级粒子。容易制成光学均匀性优良的大尺寸材料，可用 于大能量大功率激光器。
输出能量已达上万焦耳。荧光线宽较宽，适于制成锁模器件，钕玻璃锁模激光器可产生脉 宽小于1ps的超短光脉冲。钕玻璃的热导率低，振荡阈值又较高，因此不宜用于连续和高重 复率运转。
被动调Q锁模运转Tm∶LuScO_(3)陶瓷激光器特性
收稿日期: 2021-04-30; 修订日期: 2021-05-15 基金项目: 国家重点研发计划(2017YFB0405204) ; 国家自然科学基金(11774257,61564008) ; 甘肃省高等学校产业支撑计划项目
(2020C-23) ; 甘肃省重点研发计划项目(21YFIGE300) ; 天水师范学院研究生创新引导项目( TYCX2035) 资助 Supported by National Key R&D Program of China ( 2017YFB0405204 ) ; National Natural Science Foundation of China (11774257,61564008) ; Industrial Support Program for Colleges and Universities in Gansu Province(2020C-23) ; Key R&D Plan of Gansu Province(21YFIGE300) ; Tianshui Normal University Postgraduate Innovation Guidance Project( TYCX2035)
第 42 卷 第 7 期 2021 年 7 月
发 光 学 报
CHINESE JOURNAL OF LUMINESCENCE
文章编号: 1000-7032(2021)07-1049-08
Vol. 42 No. 7 July, 2021
被动调 Q 锁模运转 Tm∶ LuScO3 陶瓷激光器特性
张明霞, 袁 振, 杜晓娟, 王 翀, 王文婷, 薛婧雯, 令维军∗, 董 忠∗
实现连续和调 Q 激光输出,对应的中心波长分别 为 1 980 nm 和 1 976 nm,并详细描述了该陶瓷的 特性[30] 。 该工作丰富了激光透明陶瓷材料在 2 μm 波段的种类,并且在掺 Tm3 + 或 Tm3 + 、Ho3 + 共 掺陶瓷全固态激光器中其中心波长首次小于 2 μm,恰好位于水分子强吸收带 1 800 ~ 2 000 nm 区域,因而必将会有更大的应用潜力,引起了研究 人员的关注。
激光焊接技巧[优质文档]
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激光焊接技术激发电子或分子使其在转换成能量的过程中产生集中且相位相同的光束，Laser来自Light Amplification by Stimulated Emission Radiation的第一个字母所组成。
由光学震荡器及放在震荡器空穴两端镜间的介质所组成。
介质受到激发至高能量状态时，开始产生同相位光波且在两端镜间来回反射，形成光电的串结效应，将光波放大，并获得足够能量而开始发射出激光。
激光亦可解释成将电能、化学能、热能、光能或核能等原始能源转换成某些特定光频（紫外光、可见光或红外光的电磁辐射束的一种设备。
转换形态在某些固态、液态或气态介质中很容易进行。
当这些介质以原子或分子形态被激发，便产生相位几乎相同且近乎单一波长的光束-----激光。
由于具同相位及单一波长，差异角均非常小，在被高度集中以提供焊接、切割及热处理等功能前可传送的距离相当长。
世界上的第一个激光束于1960年利用闪光灯泡激发红宝石晶粒所产生，因受限于晶体的热容量，只能产生很短暂的脉冲光束且频率很低。
虽然瞬间脉冲峰值能量可高达10^6瓦，但仍属于低能量输出。
使用钕（ND）为激发元素的钇铝石榴石晶棒（Nd:YAG）可产生1---8KW的连续单一波长光束。
YAG激光，波长为1.06uM，可以通过柔性光纤连接到激光加工头，设备布局灵活，适用焊接厚度0.5-6mm。
使用CO2为激发物的CO2激光（波长10.6uM），输出能量可达25KW，可做出2mm板厚单道全渗透焊接，工业界已广泛用于金属的加工上。
属于熔融焊接，以激光束为能源，冲击在焊件接头上。
激光束可由平面光学元件（如镜子）导引，随后再以反射聚焦元件或镜片将光束投射在焊缝上。
激光焊接属非接触式焊接，作业过程不需加压，但需使用惰性气体以防熔池氧化，填料金属偶有使用。
激光焊可以与MIG焊组成激光MIG 复合焊，实现大熔深焊接，同时热输入量比MIG焊大为减小。
（1）可将入热量降到最低的需要量，热影响区金相变化范围小，且因热传导所导致的变形亦最低。
端面泵浦Nd：YAG板条激光器仿真设计(终稿)
分类号：TN242 U D C：D10621-408-(2015)0896-0 密级：公开编号：2011031005成都信息工程大学学位论文端面泵浦Nd:YAG板条激光器仿真设计论文作者姓名：张博欣申请学位专业：电子科学与技术申请学位类别：工学学士指导教师姓名（职称）：何修军（副教授）论文提交日期：2015年05月26日端面泵浦Nd:YAG板条激光器仿真设计摘要端面泵浦Nd:YAG板条激光器以高增益、高效率、低阈值的优点被广泛研究与应用。
本文简述了固体激光器的研究现状与发展，从激光基本原理出发，了解板条激光器的结构与理论分析。
运用LASCAD软件仿真，对端面泵浦Nd:YAG 板条激光器进行仿真设计。
改变参数条件，对板条长度、入射泵浦功率、束腰的光斑尺寸、参考温度、晶体放置位置等6个方面进行了仿真计算。
比较温度与折射率特性曲线的变化，以及输出功率的差异。
结果得到，板条长度越长激光输出功率越高，左端泵浦比双端泵浦方式输出更高。
而透镜的曲率半径都为负的条件下，选择较低的参考温度、较小的束腰的光斑尺寸的同时，要满足很好的温度与折射率特性，又要保证较高的输出功率。
仿真实验中对Nd:YAG板条激光器在小功率方面的相关参数研究，对高平均功率板条激光器的研究与发展具有一定的参考意义。
关键词：端面泵浦；Nd:YAG；板条激光器；输出功率；LASCADSimulation Design of End-pumped Nd:YAG LaserAbstractThe advantages of high gain, high efficiency and low threshold for end pumped Nd:YAG slab lasers are widely studied and applied. This paper briefly described the research status and development of solid state laser. It also introduced the basic principles of laser, the structure and theoretical analysis of slab laser. In this paper, we used the LASCAD software to design the end-pumped Nd:YAG slab laser. We changed the parameter condition to obtain the simulation design, including these six aspects that the slab length, the incident pump power, the waist spot size, the reference temperature, the radius of curvature and so on. The difference of the temperature and refractive index curves and the output power are compared. The results showed that the output efficiency of left end-pumped is better than double-pumped mode. The longer the length of the slab is, the higher the laser output power is. When the curvature radius of lens were both negative, choose lower temperature of reference, the waist spot size should satisfy a good temperature and the refractive index characteristics, and also to ensure the high output power. In the simulation experiment, Studied on the correlation parameters of Nd:YAG slab laser with the small power, have reference value of the research and development of high average power slab laser.Key words:Nd:YAG; Slab laser; end pumped; pumping power; LASCAD目录论文总页数：26页1 引言 (1)2 激光基本原理 (1)2.1 光与物质的相互作用 (1)2.2 激光产生的条件 (5)2.3 激光器的构成 (5)3 Nd:Y AG板条激光器 (8)3.1 Nd:YAG晶体 (8)3.2 板条激光器 (8)3.2.1 板条激光器的工作原理 (8)3.2.2 板条激光器的理论分析 (9)4 Nd:Y AG板条激光器仿真设计 (10)4.1 Nd:YAG激光器基本参数设定 (10)4.2 板条长度对激光器的影响 (11)4.3 入射泵浦功率对激光器的影响 (14)4.4 束腰的光斑尺寸对激光器的影响 (15)4.5 参考温度对激光器的影响 (17)4.6 晶体放置位置对激光器的影响 (19)4.7 曲率半径对激光器的影响 (21)结论 (23)参考文献 (23)致谢 (25)声明 (26)1 引言固体激光器应用非常广泛，特别是科研、医学、工业、通信等领域。
认识光纤激光器
谐振腔
谐振腔是光纤激光器中的另一个重要组成部分，它由两个 反射镜或一个反射镜和一个散射腔镜组成，用于形成光的 振荡路径。在谐振腔的作用下，光子在增益介质中不断反 射和放大，最终形成稳定的激光输出。
谐振腔的设计对于光纤激光器的性能至关重要，它决定了 激光的波长、模式和功率等参数。为了获得高质量的激光 输出，需要精确控制谐振腔的长度和反射镜的反射率。
聚焦性能好
光纤激光器的光束质量较好，能够实 现较小的聚焦直径和较高的焦斑能量 密度，有利于提高加工精度和加工效 率。
结构紧凑
体积小
光纤激光器的结构紧凑，体积较小， 能够节省空间，方便集成到各种加工 设备中。
重量轻
光纤激光器的重量较轻，能够降低设 备的整体重量，方便设备的移动和维 护。
易于维护
模块化设计
总结词
随着工业加工和国防科技的发展，高功率光纤激光器在军事、工业、医疗等领域的应用越来越广泛。
详细描述
高功率光纤激光器能够输出更高的激光能量，具有更高的光束质量和更长的使用寿命，是未来激光技术的重要发 展方向之一。
超快光纤激光器
总结词
超快光纤激光器以其独特的脉冲宽度和高峰 值功率，在科学研究、工业生产和医疗领域 具有广泛的应用前景。
输出光
输出光是光纤激光器产生的激光，其波长、功率和模式等参数取决于谐振腔的设计和增益介质的性质 。光纤激光器的输出光通常具有高亮度、高纯度、低发散角等特点，使其在各种领域具有广泛的应用 前景。
为了获得稳定的激光输出，需要对光纤激光器进行精细的调节和控制。这包括对泵浦光和增益介质的 控制、对谐振腔的调整以及对输出光的监测和反馈控制等。
03
光纤激光器的特点与优势
高效稳定
高效
CO2激光用于切割玻璃
CO2激光用于切割玻璃简介现代高新技术的发展影响着玻璃加工工业的加工过程和最终产品的应用。
传统的玻璃和玻璃制品的切割方式是使用金刚石砂轮和高硬度金属轮的机械加工方法。
在这篇文章中，介绍一种使用激光器进行加工的新方法。
激光加工使用范围广，加工质量优秀，加工边缘强度高，并可在一步内完成全部的加工任务。
背景传统的机械切割法的最大的缺点是需要对加工后的边缘进行再处理，及其所带来的产量低下问题。
在机械切割中，用砂轮或机械轮在玻璃上进行刻划，产生沿着切割方向的切向张力，从而使玻璃沿着划痕裂开。
这种方法所切割的边缘不平滑、有微小裂痕，材料上残存不对称边缘应力，及残留碎屑等。
对于很多应用，碎屑和局部应力所造成的微小裂痕将造成器件的失灵，所以必须进行切后边缘打磨并且/或者抛光，甚至进行热处理，以强化边缘。
另外，机械轮加工中还需要辅助剂辅助切割，辅助剂也有可能粘在成品边缘，需要过水清洗或超声波清洗等后续处理。
后续处理工序以及低成品率（发生不确定的裂痕）等都将增加成品玻璃制品的造价。
激光应用于切割和焊接薄金属板已有30年了，通过聚焦光束局部地加热材料。
这种方法灵活性好，经济效益高，在很多工业应用领域大放异彩。
其实玻璃有比金属更低的热传导，所以激光应该可以顺理成章地应用于玻璃的切割。
事实上，一些公司早在70年代即开始发展成套系统，当时使用的是千瓦输出功率水平的CO2 激光器。
但是，因为功率水平高，对玻璃造成不容忽视的热影响，以致融化局部材料，所以当时的激光切割技术难以保证整齐、平滑的切割边缘，在许多应用场合中，仍然需要打磨切割边缘。
同时，当时CO2 激光器的价格非常昂贵，令人生畏。
激光引致分离近来，一些工程人员和学者发现了应用较低功率的激光器使玻璃分离，同时不对玻璃造成融化等热影响的玻璃切割方法。
这种方法说来复杂，涉及细节技术很多，其基本原理是利用激光引致的应力使玻璃"分离"。
期间，得益于封离型CO2激光器技术的发展和成熟，激光切割玻璃技术更显得经济、实用。
掺钕激光玻璃原理
掺钕激光玻璃原理
在钕离子的情况下，钕原子的最外层电子云处于f轨道，因此电子能
级结构复杂且寿命较长。
在掺钕激光玻璃中，激光材料中的钕离子被激发
到一些激发态。
然后，钕离子通过非辐射跃迁或辐射跃迁返回基态。
辐射跃迁是指钕离子在高能级和低能级之间通过辐射的方式回到基态。
当钕离子经历辐射跃迁时，会释放出特定频率的光子，这就是激光光子。
这些光子在激光共振腔中来回反射，通过光共振和放大，最终从一些输出
镜产生输出激光束。
非辐射跃迁是指钕离子在高能级和低能级之间通过非辐射机制返回基态。
一种常见的非辐射跃迁机制是交叉杀伤。
在交叉杀伤中，激光光子与
钕离子之间发生相互作用，将能量传递给其他钕离子。
这种能量传递过程
增加了钕离子的激发态数目，从而增加了激光输出的能量和效果。
脉冲激光是指激光以脉冲的形式输出。
脉冲激光的实现需要在激光系
统中引入一个调Q器，用于限制激光在共振腔中的持续时间。
通过调整调
Q器的工作方式和参数，可以实现不同频率和持续时间的脉冲激光输出。
总之，掺钕激光玻璃通过掺入钕元素，使玻璃材料具备激光输出的能力。
通过受激辐射的原理，钕离子被激发到高能级，然后通过辐射跃迁或
非辐射跃迁返回基态。
这些过程导致激光光子的释放和激光输出的实现。
掺钕激光玻璃在许多应用领域中具有广泛的应用，如激光切割、激光打标、激光医疗等。
超快激光焊接玻璃的机理
超快激光焊接玻璃的机理1.引言1.1 概述概述部分的内容:超快激光焊接是一种高效、精确且可靠的焊接技术，在玻璃加工领域具有广泛应用前景。
激光焊接相比传统焊接技术具有诸多优势，如能量密度高、热影响区小、焊接速度快等。
尤其是超快激光器的出现，进一步提高了焊接效率和质量，使得焊接过程更加精确和稳定。
超快激光焊接玻璃的机理主要是通过激光的聚焦作用，使玻璃表面的局部区域受热并熔化。
在瞬间高温下，玻璃表面的分子结构发生变化，形成了临时性的液态区域。
而后，通过控制焊接时间和激光能量，使液态区域迅速冷却凝固，从而实现玻璃的焊接。
这种焊接方式既可以在玻璃的表面焊接，也可以穿透玻璃进行浅焊接或深焊接。
影响超快激光焊接玻璃的因素主要包括激光参数、玻璃材料和环境条件等。
激光参数包括激光功率、激光脉冲宽度、激光束直径等，这些参数直接影响焊接过程中的温度分布和热效应，进而影响焊接质量和强度。
而玻璃材料的选择及其化学成分、热导率等也会对焊接结果产生重要影响。
此外，焊接过程中的环境条件如气氛成分、焊接速度等也需加以考虑。
本文旨在深入探讨超快激光焊接玻璃的机理及其影响因素，通过对其原理和相关实验研究的综述，总结该技术的优点和局限性，并对其未来的发展进行展望。
希望本文能够为该领域的研究者提供参考，促进超快激光焊接玻璃技术的进一步发展和应用。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将按照以下结构来展开超快激光焊接玻璃的机理：2.1 超快激光焊接玻璃的原理在这一部分，我们将详细介绍超快激光焊接玻璃的原理。
首先，我们将解释超快激光的定义和基本原理，以及与传统激光焊接相比的优势。
其次，我们将介绍超快激光焊接玻璃的工作原理，包括超快激光如何与玻璃相互作用，以及产生焊接效果的机制。
2.2 影响超快激光焊接玻璃的因素在这一部分，我们将讨论影响超快激光焊接玻璃效果的关键因素。
我们将探讨不同激光参数对焊接质量的影响，例如激光功率、脉冲宽度和频率。
此外，我们将探讨材料方面的因素，包括玻璃类型、厚度和几何形状对焊接结果的影响。
ZL_XLBH5302.0905 PCS-953系列高压线路成套保护装置技术和使用说明书
2 技术参数.............................................................................................................................2
2.1 机械及环境参数.............................................................................................................2 2.2 额定电气参数................................................................................................................2 2.3 主要技术指标................................................................................................................2
会“发光”的芯片——混合硅激光技术解析
会“发光”的芯片——混合硅激光技术解析光的速度让我们叹为观止，你是否想过有一天，计算机的速度就像光那样快？或许你认为这是天方夜谭，但科学家正不遗余力地把这一想法变成现实。
2006年9月18日，来自英特尔公司和美国加州大学圣芭芭拉分校的研究人员成功研发了世界首个采用标准硅工艺制造的混合硅激光器（Hybrid Silicon Laser），这项技术的突破有望把计算机带入光速时代。
光是如何与硅芯片擦出“爱”的火花呢？人们为何垂青硅激光芯片？硅激光芯片就是可以让激光通过的硅芯片，同今天我们熟悉的电子计算机不一样，它是以激光作为数据传输的载体。
当硅激光芯片广泛应用于计算机内部时，陪伴我们多年的电子计算机就要开始改名换姓了，它将被全新的名称——“光计算机”所代替。
以激光作为计算机数据的传输载体，其优势早就为科学家们所熟知。
其一，数据传输带宽将达到令人难以相信的程度。
我们知道，光的传播速度高达每秒30万公里，而电子的传播速度仅为每秒593公里，两相比较，电子的运动速度慢得就像蜗牛在爬。
光的极速特性决定了它在传输带宽上的提升潜力，今天我们在为传输带宽的提升而绞尽脑汁，明天只需几条光束就可以达到同样甚至几倍的水平，这就是光计算机的魅力！其二，并行运算处理将变得更加容易。
在当前的服务器领域，AMD的HyperTransport总线备受欢迎，一个重要的原因就是它可以让并行运算更加高效。
不过在光计算机的眼里，HyperTransport的这点功夫根本不值一提。
电子是沿固定线路流动的，我们无法随意改变它流动的方向，而光就不一样了，我们可以利用反射镜、棱镜、分光镜等光学设备，随意控制和改变光的方向，这样一来，数据就能轻而易举地流动到不同的处理核心，核心之间的数据交换将变得更加高效，多处理器的并行运算将迎来一个崭新的时代。
其三，有助于芯片体积进一步缩小。
电子计算机利用电子传输信息，容易受磁场影响，而光计算机利用光子传输信息，不会受磁场影响，而且光线相交时也不会互相干扰。
高重复频率高平均功率用钕玻璃研制取得重要进展
中国材料进展第29卷合材料自身的光学、理化等性质,有望在光子晶体、大分子吸附与分离以及催化等领域发挥重要的作用。
参考文献 R ef eren ce s[1]I m hof A,Pi n e D J.O rdered M acroporous M ateri als b y Em u l s i onT e mp lati ng[J].N ature,1997,389:948-951.[2]V el ev O D,Jede T A,Lobo R F,et a l.Porous S ilica via Co ll oidal C ryst a lliz ati on[J].Na t u re,1997,389:447-448.[3]J ud it h E G J,W ille m Vos L.P reparati on of Photon ic C rystalsM ade ofA ir Spheres i n T i tan ia[J].S cience,1998,281:802-804.[4]H oll and B T,B lan f ord C F,Stei n A.S yn t h es i s ofM acroporou sM i nera l s w ith H i gh l y Ordered T hree D i m en sional A rrays of Sphe ro i dalV oi d s[J].S cience,1998,281:538-540.[5]I mh ofA,Pine D J.Un ifor m M acroporous Cera m ics an d P l asti csby Em uls i on Te m p l ati ng[J].Ad v an ce d M ateri a ls,1998,10:697-700.[6]T ang F T,U ch i kos h iT,S akka Y.A Practi ca lTechn i que f or theFabricati on ofH i gh l y O rdered M acroporou s S truct u res of Inorgan i c Ox i des[J].M a te rials R esearc h Bu lletin,2006,41(2):268 -273.[7]Gund i ah G,Rao C N R.M acroporou s Ox i de M ateri als w it hTh ree D i m en si onall y Interconnected Pores[J].Solid S t a te S cie nces,2000,2(8):877-882.[8]W ang D,Caruso R A,Caru s o F.Syn thesis ofM acroporous T itan i a and Inorgan i c Co m pos i te M ateri a l s from Coated C olloi dal Sph eres a NovelRoute t o Tun e PoreM orphology[J].Ch e m ist ry of M a t eri a ls,2001,13(2):364-371.[9]L iS,Zheng J,YangW,et al.Prep arati on ofT hree D i m en sionall y O rdered M acroporou s Oxi d es by Co m b i n i ng Te m p l atingM et hod w it h So l Gel T echn i que[J].Ch e m ist ry L etters,2007,36(4): 542-543.[10]K uai S,Bad il escu S,B ader G,et a l.Preparation ofL arge A rea3D O rdered M acroporous T i tan ia F il m s b y S ilica C olloi dalC rystal Te m p l ati ng[J].Advance d M a t eri a ls,2003,15(1):73-75.[11]H oll and B T,B lan f ord C F,Do T,e t a l.S yn t hes i s of H igh l yOrdered,Th ree D i m en si ona,l M acroporous S tructures of Am or phous or C rystalli ne Inorgan ic Ox i des,Phosphat es,and H yb ri d Compos i tes[J].Che m istry of M a te rials,1999,11(3):795 -805.[12]D i on i g iC,Nozar P,D o m en ico D D,et a l.A S i m p l e Geo m etri calM odel for Emu ls i fi er Free Po l y m er C oll o i d For m ati on[J].J ourna l of Colloi d and Interfa c e S cie n ce,2004,275(2):445 -449.高重复频率高平均功率用钕玻璃研制取得重要进展2010年7月,中科院上海光学精密机械研究所胡丽丽课题组进行的高重复频率、高平均功率用钕玻璃研究取得了重要进展。
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驱动器的高功率固体激光装置一直朝 着超 高功率 & 超 大能 量的方 向发展 ! 装 置规 9 F# !! 作为惯性约束聚变 " 模随之越来越庞大 ! 出现了以 ( 在 F 为代表 的 新 一 代 巨 型 高 功 率 固 体 激 光 装 置 % 为 了 追 求 装 置 的 经 济 性 能 ! 系统优化设计中要考虑一项重要设计指标 ’ ’ ’ 系统输出性能 的可扩 展能力 ! 即在脉宽为设计点处系统性能优 兼顾其他脉宽的系统输出能力 ! 使装置满足不同物理需求 % 化的基础上 ! 输出 !! 不同的输入脉宽给激光装置设计带来很大差异和 不同 的优 化重点 % 当脉 冲宽 度 为 数 纳 秒 或 更 长 时 ! 能力受装置的增益能力限制 ! 装置属于能量受限型 $ 脉冲 宽度 为纳秒 或更短 时 ! 光 学介 质 非 线 性 效 应 将 引 起 自
尤其在主放 时模拟计算所得的主放大级各元器件处 ! 积分增长量 $ 可看出钕玻璃放大器对 ! 积分贡献最大 ! 大器的四程输出和助推放大器等能流密度较高处 ! 积分增长量最大 $ 75 9" 主放大级采用混合玻璃配置的优化思路 并结合钕玻璃不同基质材料各自的性能优点 ! 我们提出了在高功率激光驱动器主放大 "" 根据以上理论分析 ! 较低! 增益未饱和 & 采用现有高增益磷 酸 盐 玻 璃 ! 后级% 级混合使用不同玻璃的方案 ! 即’ 放大器前级 % $% %& $% %& ! 优先考虑用低 & 以期减小 $ 较高 ! 对 ! 积分贡献较大 & 提高输 E% : + % 对输出能力的约束 ! !#’5 # 值激光玻璃 ! " "Q ## 两者的混合使用有可能实现 ( 且一 出能量 $ 由于氟磷酸盐玻璃与磷酸盐玻璃中 J % 的激光波长相差很 小 ! 定的脉冲展宽有利于宽带光脉冲传输 $
’5 $#"5 $ ’5 E#&5 ( ’5 (#"5 F #5 &#"5 ’
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7" 高功率激光装置主放大级的激光玻璃配置优化
四次放大后 + 2 ’% 放大系统的光路排布示意图 ( 输入光束经主放大器 $ /5 " (# 片数配置为 + !数字分别 再经助推放大器 $ % 实现输出 ( 图示模型中钕玻璃片以布儒斯特角放置 ! ’ $ H D, + 2 # /5 代表 I 目前我国采用的放大片是磷酸盐钕玻璃 J ’! I # 放大器组所含的钕玻璃片数 ! " ’(
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激光装置对材料的主要要求之一 ( 增益系数也尤为重要 ( 增益介质的受激发射截面# 直接影响小信号增益系数 ! 对输出能量 "" 对于激光材料 ! " # & 影响较大 ! # 的增大将显著增加输出能量 ( ( 表 ’ 列出一些典型的钕玻璃基质材料的特性 ( 最好的激光材料应同时具有低& " " 由以上分析可知 ! # 和高# 磷酸盐玻璃的受激发射截面# 相对较高 ! 是目前高功率 激光装置 普 遍 使 用 的 基 质 材 料 ’ 氟 磷 酸 盐) 氟铍酸盐等 玻璃的 & # 值则最低 ( 有关分析表明两参数的最佳值很难集于一种材料 ( 在激光材料的参数选择和配置方面 ! 要结合增益和非线性双重特性 ! 为此需对系统能流分布特性做进一步分析 (
固定 % 时! 不同# 值对增益随注入能流变化的影响 ! 如 图 # 所 示 ( 图 中 曲 线 上 标 注 点 为 不 同# 材 料 所 对 应 的 饱 饱和能流密 度小 ! 介质较 易 达 到 饱 和 ( 由 图 # 可 得 & $ 注入能流密 和能流密度值 ! 可以看出# 大的增益介质 ! ’% 度较小处 ! 增益未达到饱和 ! 受激发射截面# 大的材料 增 益 明 显 较 高 ! 因 而 在 增 益 未 饱 和 处 应 该 使 用 高# 值 的 达到增益饱 材料 ! 以便得到最大的增益 ’ $ % 增益随 着 注 入 能 流 密 度 的 增 加 而 降 低 ! # # 大 的 材 料 增 益 降 低 得 快! 和后 ! # 值不再是影响增益的主要因素 (
!) 聚焦造成破坏 ! 装置属于功率受限型 % 这两种类型的系统输出能力 相差很 大 ( ! 以( 其首 要目标 是实 F 为例!
现聚变点火 ! 需要主脉冲为数纳秒的整形脉冲 ! 因而按能量受限型优化 ! 以总体输出 !’ * @; G +C D为优化 目标 $ 而用于高温等离子体物理研究时 ! 在 !C 只 能 输 出 *’ D脉冲高峰值功 率状 态运 行 ! " ?; G的 能 量 % 系 统 在 短 脉 冲时输出能力相对很低 ! 从设计角度看 ! 装置无法在两种脉宽下都处于优化工作状态 % 缩小 长 & 短 脉冲 输出能 力的差 距 ! 有效方法即采用低非线 !! 为了提高高功率激光装置在短脉冲的输出能力 ! 性折射率 " 降低 ! 积分效应对系统输出能力的约束 % 但低 " 增益 ) 的激光玻璃 ! ) 玻璃受激发射截面相对不大 ! 性能并不占优 %) 美国利弗莫尔实验室 " 曾结合增益和非线性特性提出在放大器后级采 * 世纪 " * 年代 ! 4 4 ( 4# 用低 " 但当时氟磷酸盐玻璃中相当高的铂金含量及在激光损伤方面存在的问 题很快 被 ) 氟磷酸盐玻璃的思路 ! 排除在高功率激光系统的应用之外 % 现今激光材料工艺水平的提高有望解决这些问题 % 本文在分析不同基质 材料激光特性的基础上 ! 结合钕玻璃放大器各段的增益和 ! 详细分析计算了混合玻 璃配 置的理 论 ! 分布特性 ! 可行性 % 此方案为激光介质材料优化乃至激光装置系统优化提供了一条可行的新思路 %
( )) 其中参数 " % ) 和! 属于本征参数范畴 甚 至 造 成 激 光 材 料 的 损 伤! 从而限制短 !! 介质非线性折射率 " ) 引起的自聚焦效应会极大地 影响 光 束 质 量 !
脉冲 条 件 下 高 功 率 激 光 装 置 功 率 密 度 的 提 高 % 在 激 光 放 大 器 中 自 聚 焦 效 应 常 用! 积 分 来 表 征 % !积 分 是 光
第&期
杨 " 菁等 & 采用混合玻璃配置提高高功率激光装置短脉冲输出能力
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数学表达式为 " ! 程长度方向累积的非线性相位延迟 !
& $ & # # $% ! ! # ’’ $ % ’ $%% !" ! " %" "" & ( ! $ $ 是激光功率密度 ’ 式中 & $$ %% & ! 积分与非线性 " 为非线性折射率系数 ’ $ 是介质的线性折射率 ( 由公式可看出 ! 折射率& 提高系统输出能力 ( 降低 & # 成正比 ( 降低 & # 可有效减小 ! 积分效应对输出能力的约束 ! # 是高功率
? = 5 ""$ !+ -M + : = 3 9 ,1 3 2 3 ; 0 ; -/ 3 , = = 3 ; ,3 ;> 0 ) / 8 = ; + */ + , ,3 8 > 02 9 * = H + , ,3 8 * + , 0 : / 图 "" 多程激光放大器后级各元件处的 $ ! 分布
78 7" 主放大级 ! ! 分布特性 任意两个空 间 滤 波 器 小 孔 间 的 ! 积 分 值 应 严 格 满 足 约 束 条 件 $ !# "" 在图 ’ 所示的钕玻璃多程放大链中 !
" $ # * * $ % * & 7 "5 "6’ $!# 3 4 0 , 1 2 ’ $!# # "
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F# $ 在该 ! 积分限制条件下 ! 由公式 % 可知 $% 与 ! 以抑制高强度光束传输过程中的小尺度自聚焦 " ’& ’5 E% : + % %& 成反比 ! 降低 值 ! 可有效增大功率密度 $ 图 给出了图 所示构型在输入 脉 宽 ! 满 足 " ’ ’; , & & !O’5 E% : + % $ # #
结合钕玻璃放大系统的增益特性和 ! 提 ! 分 布 特 性! !! 摘 ! 要 ! ! 在分析不同基质材料激光特性的基础 上 ! 出了在高功率激光装置的主放大级中 ! 混合使用高增益激光玻璃和低非线性折射率玻璃的新思路 ! 以期在降 低 非线性折射率的基础上提高激光装置在短脉冲的输出能力 % 用光传输程序模拟计算所得结果表明该方案能 有 效提高系统输出能力 % 在 !C 激光系统最大能量输出有 ? D时 ! *E "# *E 增长 % !! 关键词 ! ! 高功率激光装置 $ ! 能量增益 $ ! 数值模拟 $ ! 激光玻璃 $ ! 非线性折射率 ) # @’ !!!!! 文献标识码 ! !! 中图分类号 ! !8( !5
采用混合玻璃配置提高高功率激光 装置短脉冲输出能力
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杨 ! 菁!!)! ! 张小民)! ! 王文义)! ! 粟敬钦)! ! 景 ! 峰)! 胡东霞)! ! 袁 ! 静)! ! 师智全)! ! 张 ! 锐)
" 山东 济南 ) !!山东大学 信息科学与工程学院 ! + * ! * *$ 四川 绵阳 A # )!中国工程物理研究院 激光聚变研究中心 ! ) ! B * *