編者按:作為第三代激光器技術,光纖激光技術的發(fā)展與商用化才短短幾年已取得市場的普遍認可。本文將從光纖激光器在工業(yè)、傳感器、通訊、醫(yī)療以及軍事等幾個方面闡述其應用。
1、光纖激光器在工業(yè)上的應用
工業(yè)生產要求激光器可靠性高、體積小、安全、便于操作。光纖激光器以其結構緊湊、光轉換效率高、預熱時間短、受環(huán)境因素影響小、免維護以及容易與光纖或由光學鏡片組成導光系統(tǒng)耦合等優(yōu)點受到人們的廣泛關注。
目前,光纖激光器正逐步取代傳統(tǒng)激光器在激光打標、激光焊接、激光切割等領域的主導地位。在打標領域,由于光纖激光器具有較高的光束質量和定位精度,光纖打標系統(tǒng)正取代效率不高的二氧化碳激光和氙燈抽運的Nd:YAG脈沖激光打標系統(tǒng);在歐美及日本市場,這種取代正大規(guī)模地進行著,僅在日本,每月的需求量就超過100臺。我國作為世界上最大的工業(yè)制造國,對光纖激光打標機的需求是十分巨大的,估計每年有超過2000臺的需求量。在激光焊接和切割領域,隨著上千瓦甚至幾萬瓦光纖激光器的研制成功,光纖激光器也得到了應用。此前,IPG報道,德國寶馬汽車公司購買了他們的高功率光纖激光器用在車門焊接生產線上。
2、光纖激光器在傳感上的應用
較之于其他光源,光纖激光器被用作傳感光源有許多優(yōu)勢。首先,光纖激光器有效率高、可調諧、穩(wěn)定性好、緊湊小巧、重量輕、維護方便和光束質量好等優(yōu)異性能。其次,光纖激光能很好地與光纖耦合,與現(xiàn)有的光纖器件完全兼容,能進行全光纖測試。
目前,基于可調諧窄線寬光纖激光器的光纖傳感是該領域的應用熱點之一。該類型光纖激光器的光譜線寬很窄,具有超長相干長度,并且可以對頻率進行快速調制。把這種窄線寬光纖激光器應用到分布式傳感系統(tǒng),可實現(xiàn)超長距離、超高精度的光纖傳感。在美國和歐洲,這種基于可調諧窄線寬光纖激光器的傳感技術被廣泛應用到國土安全及重要設施監(jiān)測、石油/天然氣管道監(jiān)測以及水下聲納探測等眾多領域。我國估計每年對這種類型光纖激光器的需求量也在100臺以上。
3、光纖激光器在通訊上的應用
光纖激光器相比于常規(guī)激光系統(tǒng)在結構緊湊性、散熱、光束質量、體積以及與現(xiàn)有系統(tǒng)的兼容性等方面具有顯著優(yōu)勢,在通訊領域得到廣泛的應用。
摻稀土光纖為增益介質的鎖模光纖激光器可以產生高重復率、脈寬為皮秒或飛秒量級的超短光脈沖,而且其激射波長又落在光纖通信的最佳窗口1.55 μm波段上,是未來高速光通信系統(tǒng)的理想光源。目前,10GHz 與40 GHz重復頻率的鎖模光纖激光器已經(jīng)研制成功。一旦這種通訊網(wǎng)絡鋪設開展,對這類型激光器的需求將是巨大的。
4、光纖激光器在醫(yī)療上的應用
現(xiàn)在,用于臨床的激光器大多是氬離子激光器、二氧化碳激光器和YAG激光器,但通常它們光束質量不高,具有非常大的體積,需要龐大的水冷系統(tǒng),并且安裝和維護非常麻煩,而這些恰恰是光纖激光器可以彌補的。因為水分子在2 μm有一個吸收峰,將2 μm光纖激光器用作外科手術工具可以實現(xiàn)快速止血,減少手術對人體組織的破壞。#p#分頁標題#e#
超快光纖激光器是目前最活躍的研究領域之一,其在醫(yī)療領域也有十分重要的應用。目前,生物醫(yī)學專家已將它作為超精密外科手術刀,用于視力矯正手術,既能減少組織損傷又不會留下手術后遺癥,甚至可對單個細胞動精密手術或者用于基因療法。人們也在研究如何將飛秒激光用于牙科治療。另外,利用其超短脈沖,醫(yī)學研究者們也研究其在醫(yī)學成像方面的應用。隨著各種研究的深入,用于醫(yī)療的光纖激光器需求也必將迅速增加。
5、光纖激光器在軍事上的應用
高功率、高質量激光武器一直是軍事領域防御和進攻武器的研究重點。高功率光纖激光器以其高亮度、小照射面積、體積小等優(yōu)點越來越受到重視。另外,在定位、測距、遙感、跟蹤制導和模擬打靶等領域中,光纖激光器作為一種有效的工具也備受青睞。
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