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光纖激光切割機的激光器基本構(gòu)成
閱讀：868 發(fā)布時間：2021-3-23
一個常規(guī)的光纖激光切割機激光器包括三部分：工作物質(zhì)，泵浦源和光學諧振腔。
1． 工作物質(zhì)工作物質(zhì)是產(chǎn)生激光的物質(zhì)基礎，是激光器的核心部分，是用來實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)并產(chǎn)生受激輻射的物質(zhì)體系．工作物質(zhì)的分類方式通常有兩種：一種是根據(jù)工作物質(zhì)的存在形態(tài)分類，工作物質(zhì)可以分為氣體、固體、液體及半導體等；另一種是根據(jù)速率方程理論分析產(chǎn)生激光的過程所適用的能級結(jié)構(gòu)，可以分為三能級系統(tǒng)、四能級系統(tǒng)等。
在氣體激光器中產(chǎn)生光纖激光切割機激光的粒子為氣體分子或原子，在固體激光器中，摻有少量過渡金屬離子或稀土離子的晶體或玻璃為工作物質(zhì)，摻雜離子為工作粒子，經(jīng)外界能量泵浦產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)后可產(chǎn)生受激輻射，晶體和玻璃為基質(zhì)材料。
液體激光器其工作物質(zhì)的存在形態(tài)為液體，常見的有染料激光器，其工作物質(zhì)為染料溶解于溶劑中組成的溶液，染料分子為工作粒子，溶劑相當于基質(zhì)。半導體激光器的工作物質(zhì)為半導體，雖然半導體為固體，但是由于半導體激光器粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的形成機理與普通固體激光器有本質(zhì)的不同，所以一般不將二者歸為一類。
2． 泵浦源是為實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)提供能量的裝置。根據(jù)激勵時利用的能量形式，泵浦方式有放電激勵、光激勵、熱能激勵、化學能激勵等。
氣體放電激勵是氣體激光器常用的一種激勵方式，其激勵機理是利用在高電壓下，氣體分子電離導電，與此同時氣體分子（或原子、離子）與被電場加速的電子碰撞，吸收電子能量后躍遷到高能級，形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)；除此以外，還可以利用電子槍產(chǎn)生的高速電子去泵浦工作物質(zhì)，使之躍遷到高能級稱為電子束激勵；半導體激光器靠注入電流泵浦，稱為注入式泵浦。
光激勵是利用光照射工作物質(zhì)，光纖激光切割機工作物質(zhì)吸收光能后產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。光激勵的光源可采用高效率、高強度的發(fā)光燈，太陽能或激光。固體激光器和液體激光器常用光激勵方式。
熱能激勵是用高溫加熱的方式使高能級上氣體粒子數(shù)增多，然后突然降低氣體溫度，因為高低能級熱弛豫時間不同，低能級弛豫時間短，高能級弛豫時間長，從而實現(xiàn)高低能級間粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。
化學能激勵利用化學反應過程中釋放的化學能將粒子泵浦到上能級，建立粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。化學激勵不像前述的放電激勵、光激勵和熱激勵在工作時，需要用外界能源，因此在某些特殊的缺乏電源的地方，化學激光器可以發(fā)揮其光纖激光切割機特長。
3． 光學諧振腔光學諧振腔（簡稱光腔）是產(chǎn)生激光的外在條件，是激光器的重要組成部分。 簡單的光學諧振腔是在激活介質(zhì)兩端恰當放置兩個鍍有高反射率材料的反射鏡構(gòu)成。激光所具有的髙方向性、高單色性、高相干性和高亮度的特點，光纖激光切割機是與光學諧振腔密不可分的。
光學諧振腔具有正反饋和選模的雙重作用。所謂正反饋，即初始光強在反射鏡間往返傳播，等效于增加激活介質(zhì)的長度，終可保證得到一個確定大小的光強。所謂選模，即控制腔內(nèi)振蕩光束的特性，使腔內(nèi)建立的光纖激光切割機振蕩被限制在腔所決定的少數(shù)本征模式中，從而提高單個模式內(nèi)的光子數(shù)，獲得單色性好、方向性好的強相干光。
激光是一種電磁波，激光器的光學諧振腔將該電磁波約束在空間的有限范圍內(nèi)，根據(jù) Maxwell 電磁場理論，在一定的空間范圍內(nèi)只能存在系列分裂的電進波的本征態(tài)，這些本征態(tài)為光學諧振腔的模式，激光模式也就是光腔內(nèi)可以區(qū)分的電迸波本征態(tài)，由腔的結(jié)構(gòu)決定。
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