激光器控制原理图

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IPG大功率光纤激光器_原理简介

IPG大功率光纤激光器_原理简介

典型的高功率光纤激光加工系统典型的高功率光纤激光加工系统一般包括以下几个基本单元:●高功率光纤激光器系统机械手准直聚焦系统外部光闸高功率光纤激光器系统包括以下几个模块:●传输光纤/操作光纤●光纤的外型●光纤的功能光纤是一种高度透明的玻璃丝,由纯石英经复杂的工艺拉制而成。

光纤 中心部分(芯Core)+同心圆状包裹层(包层Clad)+涂覆层套层外包层纤芯一次涂覆层型号描述QB IPG最常用型号输入端输出端输入端输出端Feeding fiber名称多路输出Process fiber反射镜Feeding fiberProcess fiber 耦合镜准直镜型号:FFS2way描述操作光纤的数目:Modular Multi-KW Fiber Laser Very High Beam Quality模块温度显示模块选择显示电源状态显示激光器功率水冷机要求制冷量(KW)12制冷机接口●内控模式激光功率和开关光均由LaserNet通过网线控制YLS-xx-SM series YLS-xx-SM-CT seriesYLR-xx-ST2(SST2) series YLR-xx-yy-WW seriesYLR –3000(5000) -YLR-xx-SM-CT series specifications Single Mode Fiber Laser with internal Fiber/Fiber coupler on topYLR-20000 Fiber LaserYLR-xx-C series specifications Multimode Fiber Laser with internal Fiber/Fiber coupler on sideYLR-xx-S2(SS2) series specifications Multimode Fiber Laser with internal 2-ways Beam Switch on sideYLR-xx-CT series specifications Multimode Fiber Laser with internal Fiber/Fiber coupler on top 内置光光耦合器P ≤2500 W P ≥3000 WYLR-xx-ST2(SST2) series specifications Multimode Fiber Laser with internal 2-ways Beam Switch on topP ≥3000 WYLR-2000-S2T-QCW Fiber Laser Main advantage:better cutting quality and faster speedIPG Application Lab in Burbach Heartly Welcome and thanks for Your attention !。

激光原理第二章 激光器的工作原理

激光原理第二章  激光器的工作原理

可以证明,在对称共焦腔内,任意傍轴光线可往返多次
而不横向逸出,而且经两次往返后即可自行闭合。
整个稳定球面腔的模式理论都可以建立在共焦腔振荡理 论的基础上,因此,对称共焦腔是最重要和最具有代表性的 一种稳定腔。
3.平行平面腔——由两个平面反射镜组成的共轴谐振腔
R1=R2=∞,g1=g2=1, g1 g2=1
图(2-2) 共轴球面腔的稳定图
➢凹凸稳定腔,由一个凹面镜和一个凸面镜组成,对应图中5区和6区。
➢ (g1>1,g2<1; g2>1,g1<1)
➢共焦腔,R1=R2=L,因而,g1=0,g2=0,对应图中的坐标原点。(特殊的稳定腔) ➢半共焦腔,由一个平面镜和一个R=2L的凹面镜组成的腔,对应图中E和F点g1=1,g2=1/2
1. 工作物质 2. 激励能源
受激辐射>受激吸收
3. 光学谐振腔
受激辐射>自发辐射
是否只要具备激励能源和工作物质就一定可以实 现粒子数反转? 粒子数反转和什么因素有关?
速率方程方法: 量子理论的一种简化形式
——速率方程理论:把光频电磁场看成量子化的光子,把 物质体系描述成具有量子化能级的粒子体系。
(三)临界腔: g1 g2 = 0 , g1 g2= 1
临界腔属于一种极限情况,其稳定性视不同的腔而不同. 在谐振理论研究和实际应用中,临界腔具有非常重要的意义.
1.对称共焦腔——腔中心是两镜公共焦 点且:
R1=L
R2=L
R1= R2= R = L=2F F——二镜焦距
F
L
∵ g1 = g2 = 0 ∴ g1 g2 = 0
简化前提: 忽略量子化辐射场的位相特性及光子数的起伏特 性
优点: 形式特别简单, 且可给出激光的强度特性,并粗略描 述烧孔、兰姆凹陷、多模竞争等效应

激光原理及应用课件—陈鹤鸣第7章 激光特性的控制与改善

激光原理及应用课件—陈鹤鸣第7章 激光特性的控制与改善

e TEM00 模: g00ol r1r2 (1 00 ) 1
e TEM
模:
01
g01ol
r1r2 (1 01 ) 1
2022/11/19
激光原理及应用 陈鹤鸣 赵新彦
激光器以 TEM00
模单模运转
5
横模选择原理
与横模阶数无关的损耗: 腔镜透射率,腔内元件吸收、散射损耗等
与横模阶数相关的损耗: 衍射损耗
15
纵模选择方法
标准具透过率:
T (
)
(1
(1 R)2
R)2 4R sin2(
2
)
1
1 4R (1 R)2
sin 2 (
2
)
标准具透射峰对应的频率:
m
m
c
2d cos
m q
单纵模输出
2022/11/19
激光原理及应用 陈鹤鸣 赵新彦
m
osc
16
纵模选择方法
3. 复合腔法
用一个反射干涉系统代替腔的一个端面反射镜, 则其组合反射率是频率的函数。
决定横模鉴别能力的因素:
10 00 、 d
2022/11/19
激光原理及应用 陈鹤鸣 赵新彦
6
10 / 00 值与菲涅耳数N的关系
10 00
随N增加而变大
d
随N增加而减小
2022/11/19
激光原理及应用 陈鹤鸣 赵新彦
7
横模选择方法
改变谐振腔的结构和参数:气体激光器 在一定谐振腔内插入附加选模元件:固体激光器
22
7.2.2 稳 频 方 法
主动稳频技术:
选取一个稳定的参考标准频率,当外界影响使激光频率偏 离此特定的标准频率时,鉴别器产生一个正比于偏离量的误 差信号,此误差信号经放大后又通过反馈系统回来调节腔长, 使激光频率回到标准的参考频率上,达到稳频目的。

激光发射的原理图

激光发射的原理图

激光发射的原理图
激光发射的原理图如下所示:
1. 激光介质是由装置内部的两块光反射面之间的一个透明固体、液体或气体组成。

2. 能源提供设备产生的能量被转换为激光介质分子的激发能。

3. 通过光源的输入,激活了介质分子中的原子或分子的激发态。

4. 激发态的分子开始跃迁至基态并释放出光子。

5. 利用光学共振效应和光反射面的不同折射率,光子在其通过激光介质的过程中会得到多次强烈的反射。

6. 反射率越高,光子经历的反射次数越多,从而增强了激光的准直性和能量密度。

7. 最终,由于受限于一侧光反射面上的特定反射镜的特性,高反射率的光子会从另一侧的半透明反射镜中通过。

8. 当达到一定能量和频率的光子通过边界退出时,它们将形成一个具有高标度的平行激光束。

常用激光器工作原理27页PPT

常用激光器工作原理27页PPT
,否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学,如日出之阳;壮而好学 ,如日 中之光 ;志而 好学, 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也,匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里,与其说好 的教师 是幸福 ,不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战,就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
常用激光器工作原理
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事, 只想现 在的事 。现在 有成就 ,以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人,心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前,莽撞的 人只能 引为烧 身,只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。

激光原理第六章

激光原理第六章

加上纵向磁场时,激光器产生左旋圆偏振及右旋圆 偏振的双频激光,频差v约为塞曼分裂值v0 千分之 几。 v的值和谐振腔的损耗及腔内光强有关,当损耗 及放电条件变化时, v也随之改变。 双频激光器稳频方法之一:测出二圆偏振光输出功 率之差值,以此作为鉴额的误差信号,再通过伺服 控制系统控制激光器腔长。之二: 左、右旋圆偏振 光的频率差与振荡模无源腔频率有关。利用拍频方 法测出左、右旋圆偏振光的频差也可以提供鉴频的 误差信号。
激光原理与技术
5.2 频率稳定
激光的特点之一是单色性好,即其线宽与频率 的比值很小。自发辐射噪声引起的激光线宽极限 确实很小,但由于各种不稳定因素的影响,实际 激光频率的漂移远远大于线宽极限。在精密干涉 测量、光频标、光通信、激光陀螺及精密光谱研 究等应用领域中,需要频率稳定的激光。
环境温度的起伏,激光管的发热及机械振动都 会引起谐振腔几何长度的改变。温度的变化、介 质中反转集居数的起伏以及大气的气压、湿度变 化都会影响激光工作物质及谐振腔裸露于大气部 分的折射率。
r1r2 (1 10 ) 1
在各个横模的增益大体相同的条件下,衍射损耗的 差别是进行横模选择的根据。必须尽量增大高阶横模 与基模的衍射损耗比。同时还应使衍射损耗在总损耗 中占有足够的比例。
激光原理与技术
衍射损耗的大小及模鉴别力的高低与谐振腔的腔 型和菲涅耳数有关。衍射损耗随菲涅耳数的增大而 减小,模鉴别力却随之提高。当N不太小时共焦腔和 半共焦腔的衍射损耗很低,与其他损耗相比,往往 可以忽略,因而无法利用它的模鉴别力高的优点实 现选模。此外,共焦腔及半共焦腔基模体积甚小, 因而其单模振荡功率也低。平面腔与共心腔虽然模 式鉴别力低。但由于衍射损耗的绝对值较大,反而 容易利用模式间的损耗差实现横模选择。而且它们 的模体积较大,可获得高功串单模振荡。

激光器原理及应用

激光器原理及应用

典型激光器
(2)CO2 激光器 工作物质: CO2 、He、N2、Xe的混合气体 激光由CO2分子发射,其它气体协助改善
激光器的工作条件, 提高激光器输出功率 水平和使用寿命。 输出波长: =10.6μm CO2 激光器是输出功 率最高的气体激光器, 有连续输出50kW;脉 冲输出1012W的激光器。
典型激光器
激光器分类按激光工作介来自• 激光运转方质:式:
固体激光器 (光纤激光器)
气体激光器
– 连续 – 脉冲
• 单脉冲 • 重复频
半导体激光器

染料激光器
• 准连续
自由电子激光 器
• 按化学组成:
– 原子激光器 – 分子激光器 – 离子激光器 – 自由电子激光器 – 准分子激光器
• 激光调制方式
应用于自由空间光通信(FSO)的激光 器有850nm和1550nm两种
激光测距
利用激光的单色性和相干性好、方向性强等特点,以实现高精 度的计量和检测,如测量长度、距离、速度、角度等。
激光焊接
高能激光(能产生约5500 oC的高温)把大块硬质材料焊接在一起。
激光快速成型
激光雕刻
激光核聚变
这是激光核聚变靶室,在靶室内十束激光同时聚向一个产生核聚变反应的小燃料 样品上,引发核聚变。
由于可获得大体积均匀性良好的钕玻璃,因而可 制成大型器件,获得高能量和功率的激光,现已制 成输出功率1014W激光器。
典型激光器
(2)红宝石激光器 工作物质:红宝石晶体
输出波长: 输出线宽:
694.3nm 0.01~0.1nm
工作方式:连续、脉冲 发 散 角 : 10-3rad,一般为多模输出;
激光器的原理
激励(泵浦)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。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。

005-激光器驱动电路的基本原理PPT课件

005-激光器驱动电路的基本原理PPT课件
最基本的道理总结起来: 如果传输介质是均匀的,即阻抗 一致,就不会有反射;
如果终点是开路,会产生一个同 相同幅度的反射波
如果终点是短路,会产生一个反 相同幅度的反射波
13
驱动器和激光管的连接
14
驱动器和激光管的连接
在远端观察到的实际信号
15
驱动器和激光管的连接
重要结论:在互联线的两端,都必须保持阻抗的一 致性,即传输线的阻抗、负载(激光管)的阻抗、驱 动器的阻抗一样; 常见错误,我们现在设计激光管到LASER DRIVER的 互联线,很多都是按照差分100欧姆来设计,实际上, 这个没有什么特别的道理,只要能符合上述的规律, 实际上任何的阻抗的差分线,都应该可以工作;
17
ACTIVE BACK TERMINATION
有源的反向终结设计,避免无源方案的高功耗问题; ADI的10G LASER DRIVER就是采用的这种方案的芯片
18
ACTIVE BACK TERMINATION
19
ACTIVE BACK TERMINATION
20
激光管的阻抗匹配
实际的激光管的内阻大概为: VCSEL产品,PICOLIGHT的大概是45欧姆左右; FP、DFB产品,大概是5-10欧姆左右; 而一般的互联线都是按照差分50欧姆或者差分 100欧姆设计,如何保证激光管和互联线的匹配?
27
自动功率控制电路:补偿发光效率的变化
解决办法一:采用调制电流的温度查找表,根据不同的温度给出不同的 调制电流值;这个方法的缺点是:没有考虑到激光器会老化的问题,在 调试的过程中,无法估计未来激光器会如何老化; 温度补偿有很多种实现办法: A: 使用一个带热敏电阻或者其他温度感应机制的电路来调整调制电流, 例子:MAX3286,现在NANOTECH的LED DRIVER都是用这种机制; B: 使用一个预先矫正的温度查找表,在高温和低温都进行测试,确定 补偿值;目前我们大部分的光口模块,都是使用这个方法进行调整; 我们的模块中,有一个55项的温度查找表,以3摄氏度为间隔,支持从39度到+123度范围内的温度查找功能;

500W激光器激光器原理图

500W激光器激光器原理图

1
J2
1 2 3 4 5 6
红+白(+15V) 黑(0V) 紫+频蔽 绿(HL3) 黄(HL2) 红(HL1)
A
电流变送器
2
+ CHY-50AS/V0 M
+ CHY-50AS/V0 M
+ CHY-50AS/V0 M
J1
3
4
5
6
7
8
10mm L1 L2 L3 N
4mm
4mm
4mm
Hale Waihona Puke 28 N滤波器DL-2AD1
J5
abc
6mm
高压
13 14 15
风机
16 17 18
真空泵
中间继电器
小型继电器
19 20 21
52 50 49 34
67
29(过流状态K1) 35(过流指示K1) 31(主板继电器K3)
1 2
3 主控板状态显示
4
OUT
36(不平衡指示K2)
5
2.5mm
UV W
58(电流表信号+)
J4
59(电流表信号-)
4 A
B
C
R12
15K/30W R11
15K/30W R10
15K/30W R9
15K/30W
公司名称 武汉博莱科技发展有限公司
产品名称 500W旋流CO2激光器
第6 页 共6 页
D
图纸名称 限流电阻阵列原理图
文档编号 500WCO2-002
设计 张双喜 校对
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3
4

激光器的工作原理

激光器的工作原理

激光器的工作原理一.光学谐振腔结构与稳定性激光是在光学谐振腔中产生的。

它的主要功能之一是使光在腔内来回反射多次以增长激活介质作用的工作长度,提高腔内的光能密度。

显而易见的是,不垂直于反射镜表面的傍轴光线经过有限次的反射就会投射到平面镜的通光口径之外,而使得激活介质作用的工作长度只得到很有限的增长。

所以,光线能够在谐振腔中反射的次数与其结构密切相关。

能够使腔中任一束傍轴光线经过任意多次往返传播而不逸出腔外的谐振腔能够使激光器稳定地发出激光,这种谐振腔叫做稳定腔,反之称为不稳定腔。

我们讨论光学谐振腔的结构与稳定性的关系。

1.共轴球面谐振腔的稳定性条件光学谐振腔都是由相隔一定距离的两块反射镜组成的。

无论是平面镜还是球面镜,无论是凸面镜还是凹面镜,都可以用“共轴球面”的模型来表示。

因为只要把两个反射镜的球心连线作为光轴,整个系统总是轴对称的,两个反射面可以看成是“共轴球面”。

平面镜是半径为无穷大的球面镜。

如果其中一块是平面镜,可以用通过另一块球面镜球心与平面镜垂直的直线作为光轴。

平行平面腔的光轴则可以是与平面镜垂直的任一直线。

当然两个平面镜不平行不能产生谐振,不在讨论之列。

图(2-1)共轴球面腔结构示意图如图(2-1)所示,共轴球面腔的结构可以用三个参数来表示:两个球面反射镜的曲率半径R1、R2,和腔长即与光轴相交的反射镜面上的两个点之间的距离L。

如果规定凹面镜的曲率半径为正,凸面镜的曲率半径为负,可以证明共轴球面腔的稳定性条件是111021≤⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-≤R L R L (2-1) 上式左边成立的条件等价于⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-11R L 和⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-21R L 同时为正或同时为负,这就要求两镜面的曲率半径为正时必须同时大于腔长或同时小于腔长。

如果镜面的曲率半径同时为负,尽管上式左边成立,右边的不等式却不成立。

如果镜面的曲率半径一正一负,则需要具体讨论。

2.共轴球面腔的稳定图及其分类为了直观起见,常用稳定图来表示共轴球面腔的稳定条件。

激光设备激光器功率控制系统控制方式要点

激光设备激光器功率控制系统控制方式要点
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三、激光器功率控制方式——激励信号控制
系统上电后,电压比较器的正端设定正电压 值VSET,负端电压假设为0,则比较器输出的 低电平致使电容充放电模块对电容充电,随着 电容电压的缓慢上升,恒流源的驱动电流不断 升高,激光器输出光强不断升高,PIN探测电 流变大,从而导致反馈回路输出电压升高,直 至高过比较器正端电压VSET后,比较器输出由 低电平跳变为高电平,接着执行上述过程的反 过程:电容放电、激光器功率减小,由此循环 往复,最终稳定激光器发光功率。
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二、调Q实现方式
(2)声光调Q特点是: ——用于低增益的激光器,可获得脉宽几十纳秒,功率几百千瓦的 高频脉冲; ——对高能量激光器的开关性能差,不宜用高能调Q激光; ——多用于获得中等功率、高重复频率的脉冲激光。
.
二、调Q实Байду номын сангаас方式
(3)染料调Q:是在一个固体激光器的腔内插入一个染料盒构成的 。染料盒内装有可饱和染料。这些染料媒质具有突变的吸收饱和特 点,当波长处于其吸收峰附近且入射光信号较弱时,染料媒质对于 入射光呈现出非常明显的吸收趋势(相当于处于“关闭”状态); 当入射光信号增强到一定程度时,染料媒质对入射光突然呈现出明
.
一、激光器功率控制方式——调Q控制
调Q技术是在激光器的谐振腔内加入了开关调制器件,使激光以高 能量脉冲的方式输出。调Q控制是对激光能量控制,同时也是对激光 脉冲峰值进行控制。
目前 调Q 技术
转镜调Q 电光调Q 声光调Q 染料调Q
………
.
二、调Q实现方式
(1)电光调Q:是利用晶体的电光效应作为Q开关的元件。
激光电源的激励信号控制法:激励信号可以是直流电压或脉宽调制 (PWM)信号。通过改变激光器输出功率所对应的控制信号以控制 激光电源的输出。PWM脉宽调制是靠改变脉冲宽度来控制输出电压 ,通过改变周期来控制其输出频率。这一方法也用在激光器的速度 控制上。

光纤激光器原理

光纤激光器原理

光纤激光器原理光纤激光器主要由泵浦源,耦合器,掺稀土元素光纤,谐振腔等部件构成。

泵浦源由一个或多个大功率激光二极管阵列构成,其发出的泵浦光经特殊的泵浦结构耦合入作为增益介质的掺稀土元素光纤,泵浦波长上的光子被掺杂光纤介质吸收,形成粒子数反转,受激发射的光波经谐振腔镜的反馈和振荡形成激光输出。

光纤激光器特点光纤激光器以光纤作为波导介质,耦合效率高,易形成高功率密度,散热效果好,无需庞大的制冷系统,具有高转换效率,低阈值,光纤激光器原理图1:峰值功率:脉冲激光器,顾名思义,它输出的激光是一个一个脉冲,每单个脉冲有一个持续时间,比如说10 ns(纳秒),一般称作单个脉冲宽度,或单个脉冲持续时间,我们用t 表示。

这种激光器可以发出一连串脉冲,比如,1 秒钟发出10 个脉冲,或者有的就发出一个脉冲。

这时,我们就说脉冲重复(频)率前者为10,后者为1,那么,1 秒钟发出10 个脉冲,它的脉冲重复周期为0.1 秒,而1 秒钟发出1 个脉冲,那么,它的脉冲重复周期为 1 秒,我们用T 表示这个脉冲重复周期。

如果单个脉冲的能量为E,那么E/T 称作脉冲激光器的平均功率,这是在一个周期内的平均值。

例如, E = 50 mJ(毫焦),T = 0.1 秒,那么,平均功率P平均= 50 mJ/0.1 s = 500 mW。

如果用 E 除以t,即有激光输出的这段时间内的功率,一般称作峰值功率(peak power),例如,在前面的例子中E = 50 mJ, t = 10 ns,P峰值= 50 ×10^(-3)/[10×10^(-9)] = 5×10^6 W = 5 MW(兆瓦),由于脉冲宽度t 很小,它的峰值功率很大。

脉冲能量E=1mj 脉宽t=100ns 重复频率20-80K 脉冲持续时间T=1s/2k=?秒平均功率P=E/T=0.001J/0.00005s=20WP峰值功率=E/t激光的分类:激光按波段分,可分为可见光、红外、紫外、X光、多波长可调谐,目前工业用红外及紫外激光。

Cymer准分子激光器的工作原理及应用

Cymer准分子激光器的工作原理及应用

Jul. 2008(总第 162 期) 61
·设备与工艺·
电 子 工 业 专 用 设备
Equipment for Electr onic Pr oducts Manufactur ing
EPE
激光放电箱20%反 AWR 光镜
激光能量采样
光栅 校准器
λ误差调整 WCM
图 3 激光能量和波长采样及校准模块原理图
Abstr act: This article expounds the working principle of Cymer ELS-6000series laser and its comprised modules. In application, the article expoundes the transmited method of laser beam and communicated interface with stepper, finally the article describes safe use of laser gas to prevent staffs from harm. Keywor ds: Excimer laser; Dimers; Stepper
脉冲转换
脉冲压缩
触发脉冲 λ调谐 步进马达
风扇 激光放
高压电源 CPU
电箱体 激光能量采样
放电电极 20%反光镜
激光 能量 波长 校准 模块输出 激光接口来自λ误差调整操作台
stepper
图 1 Cymer 准 分 子 激 光 器 工 作 原 理 图
2.1 激光放电箱体 激光放电箱体主要由放电电极,预电离器,循
·设备与工艺·
电 子 工 业 专 用 设备
Equipment for Electr onic Pr oducts Manufactur ing
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