光纤激光器的应用
科学院某研究所1000瓦全光纤激光器作的一次损伤试验,从图我估计切缝大概1——2毫米,激光束会聚光斑也应在这范围;最多大约6毫米的景深,锥度明显。下面是简单的推论;
第一、全光纤激光的增益光纤芯直径20微米,NA0.06,输出激光的光斑直径20微米,全角度小于120毫弧度。
第二、使用有效通光孔径120毫米的透镜,将20微米直径激光会聚成1或2毫米光斑,会聚镜头与会聚点的距离大约50或100米;会聚镜头为12毫米时,距离5或10米。
第三、会聚光斑的锥度是千分之1.2或0.6,疑问一是图一所示的试验,切缝应该几乎看不出锥度,而图一中的切缝锥度明显。
第四、激光束的直径20微米、发射全角小于120毫弧度即小于2.4毫米毫弧度,这样的激光相当于56千瓦单模CO2激光器,即使3000瓦近单模CO2激光的切缝远小于2毫米,锥度也比这个试验效果要好。
第五、我们可以认为这台光纤激光器,由于泵光吸收不充分,其它各种因素影响,1000瓦激光中还有相当一部分是400微米包层中发出的光。我把这种不利因素夸大,1000瓦光功率中,仅有100瓦是直径20微米增益光纤中发出的激光,即使这样这100瓦的激光也相当于3000瓦单模CO2激光器发出的光,这已经是目前最好的单模CO2激光器了,但是这台全光纤激光器的试验结果,远比这差。
反过来我们考虑400微米直径、NA0.46光纤发出的1000瓦激光,会聚成直径1或2毫米的光斑后:
第一、会聚成直径1或2毫米的光斑,光斑扩大2.5倍或5倍,束散角半角变为200毫弧度或100毫弧度。
第二、考虑钢柱直径13毫米,这束会聚光束传输6毫米以后,光束直径增加为3.4毫米或3.2毫米。这样,这个试验结果和400微米包层光纤输出的1000瓦激光相符。
根据上述分析,可以初步考虑该1000瓦全光纤激光器的输出光束,近似400微米、NA0.46光纤输出的光束。