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光纤激光机的工作原理


光纤激光机主要是用光纤激光器作为发光体的一种激光设备,常用在金属雕刻和塑胶雕刻上面,光纤激光器的核心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
光纤激光机是以SiO2为基质材料拉成的玻璃实体纤维,其导光原理是利用光的全反射原理,即当光以大于临界角的角度由折射率大的光密介质入射到折射率小的光疏介质时,将发生全反射,入射光全部反射到折射率大的光密介质,折射率小的光疏介质内将没有光透过。普通裸光纤一般由中心高折射率玻璃芯、中间低折射率硅玻璃包层和最外部的加强树脂涂层组成。光纤按传播光波模式可分为单模光纤和多模光纤。单模光纤的芯径较小,只能传播一种模式的光,其模间色散较小。多模光纤的芯径较粗,可传播多种模式的光,但其模间色散较大。按折射率分布的情况化分,可分为阶跃折射率(SI)光纤和渐变折射率(GI)光纤。
以稀土掺杂光纤激光器为例,掺有稀土离子的光纤芯作为增益介质,掺杂光纤固定在两个反射镜间构成谐振腔,泵浦光从M1入射到光纤中,从M2输出激光(参见右图[2-3] )。当泵浦光通过光纤时,光纤中的稀土离子吸收泵浦光,其电子被激励到较高的激发能级上,实现了离子数反转。反转后的粒子以辐射形成从高能级转移到基态,输出激光。
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