工业激光加工设备概述.pptx

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工业激光器
固体激光器
红宝石
铷玻璃
Nd3+:YAG
能量输出方式:脉冲,连续
气体激光器
CO2
CO
激光器的组成
激光工作物质:粒子数反转,提供受激放大,具备亚稳态的多能级系统
激励源:提供能量,使粒子数反转,最后转化成激光能量
谐振腔:选模,限制波形和提供反馈、增益,提供稳定振荡
电源:为激励源提供能量
冷却系统:冷却工作物质、谐振腔等
控制系统:保证系统稳定可靠的工作
激光器组成
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工作物质:基质材料和掺杂离子
掺杂离子:三能级系统或四能级系统
基质:
特点:晶体的各向异性,吸收特性与光的偏
振态有关;离子能级受晶格场的影响
,均匀
缺点:热性能,机械性能较差,谱线较宽
特点:掺杂离子浓度大,一般为1010-1020cm-3
激光上能级寿命较长(亚稳态),一般10-3—10-4s
储能大
泵源:一般用光泵激励
激光器组成:
固体工作物质,谐振腔,泵浦光源系统
一、固体激光器的工作物质
1、红宝石:Al2O3晶体中掺入少量Cr3+
Cr3+是激活粒子,Al2O3晶体是基体
三能级系统:
基态E1:4A2
激发态E3:4F1、4F2
亚稳态E2:E、2A
由于谱线竞争,激光多产生于R1线()
两个吸收能带
410nm(蓝光带)
550nm(绿光带)
红宝石的特点
在410nm和550nm有很强很宽的吸收谱线,可充分利用光能
化学组成和晶体结构稳定,硬度高、强度大、导热性好
阈值高单位体积内产生粒子数反转所需的最小输入能量高,三能级系统,半数以上的抽运才能实现粒子数反转,需要较大的泵浦光能
温度影响大50度以上功率减小,300度温度猝灭
红宝石棒成本高
发散角大3~10mrad、~%
(Nd3+:YAG)
YAG:Y3Al5O12(Y2O3和Al2O3按3:5克分子比)
Nd3+代替Y3+:
Nd3+:四能级系统
两条吸收谱线:750nm和810nm
E0(光激励)E3E2(10-3s)()E1E0
E*10-3cm-1
22
20
18
16
12
10
8
6
4
2
0
750nm
810nm
10600nm
E0
E1
E2
E3
Nd3+:YAG晶体能级结构
掺钕钇铝石榴石(Nd3+:YAG)的特点
阈值低,需要的光泵浦功率小
优良的物理、化学性能
良好的导热性能、热膨胀系数小
吸收谱线宽度窄,对光源质量要求高
目前能够用于制作大功率固体激光器的物质
二、、固固体体激激光光器器的的结结构构
第一一台台红红宝宝石石激激光光器器的的结结构构