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激光能量光纤结构及原理

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文章出处:szjg来源:szjg发表时间:2013-5-10 22:53:34
光纤输出激光的方式具有传输功率损耗小、操作简单方便、可以任意伸展待加工部位等优点,大大地简化并缩小了现代激光设备,已经广泛地应用于材料表面热处理、激光焊接、激光切割、激光医疗、激光美容、激光制导等领域。
激光光纤的构成 光纤由纤芯和包层构成,包层的折射率比纤芯小。当光注入进纤芯时,落在某一立体角内的光根据纤芯和包层之间的折射率差通过芯包界面处全内反射在纤芯内传播。当纤芯直径和相对折射率差足够大时,光在纤芯内以不同离散角传播。每个光束称为“模”。每个模当它横越纤芯时有不同的路径。如果纤芯折射率均匀,那末脉冲沿着光纤传播时的时间宽度会变宽,最后这个脉冲会重叠到下一个脉冲上。这些模式色散问题可通过渐变折射率结构得到解决,在渐变型光纤中,折射率分布是抛物线形的,即折射率在纤芯中心最高,径向逐渐降低。沿轴传播的基模路径始终最短。在这种情况下,基模的传播速度因折射率最大而变得最慢。在渐变型光纤中,因为光线几乎同时到达光纤的末端,所以能减小脉冲的展宽。当纤芯直径和纤芯与包层之间的折射率差足够小时,就实现单模工作。因为在单模光纤中没有模式色散,所以能容易地获得高的传输容量。光纤技术第一个发展阶段是通过原材料的净化,在突变型多组分玻璃光纤上获得低衰减。第二阶段是在多组分玻璃光纤的纤芯中获得渐变折射率分布。发明了石英光纤新的制造技术—#∃%法。+,本的工程师们还发现最小衰减波长是∗−−协.。第三阶段研制成了衰减极小的光纤,即纯石英芯单模光纤。光纤也应用到传感器,诸如光纤陀螺仪。这些传感器应用的光纤,不要求衰减极低,但必须保持偏振。研制了两种保偏光纤的∀# ∃一%&∃一∋() 组分。这表明 即使当时的损耗是∗)+,∋)−./01,也有可能制造渐支型光纤。改进双柑涡法,获得渐交型光纤产品性能的提高。
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