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光纖激光切割機的激光器基本構成
閱讀：1182 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，泵浦源和光學諧振腔。
1． 工作物質工作物質是產生激光的物質基礎，是激光器的核心部分，是用來實現(xiàn)粒子數(shù)反轉并產生受激輻射的物質體系．工作物質的分類方式通常有兩種：一種是根據(jù)工作物質的存在形態(tài)分類，工作物質可以分為氣體、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生激光的過程所適用的能級結構，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，摻雜離子為工作粒子，經外界能量泵浦產生粒子數(shù)反轉后可產生受激輻射，晶體和玻璃為基質材料。
液體激光器其工作物質的存在形態(tài)為液體，常見的有染料激光器，其工作物質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。半導體激光器的工作物質為半導體，雖然半導體為固體，但是由于半導體激光器粒子數(shù)反轉的形成機理與普通固體激光器有本質的不同，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；除此以外，還可以利用電子槍產生的高速電子去泵浦工作物質，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，光纖激光切割機工作物質吸收光能后產生粒子數(shù)反轉。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。
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。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兩端恰當放置兩個鍍有高反射率材料的反射鏡構成。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，即控制腔內振蕩光束的特性，使腔內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，根據(jù) Maxwell 電磁場理論，在一定的空間范圍內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可以區(qū)分的電迸波本征態(tài)，由腔的結構決定。
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