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光纖激光器的歷史及發展
發布人:新特光電 時間:2019-03-13 關注:
      激光是20世紀的重大科技發明之一,英文名“Laser”,1964年錢學森建議中文名為“激光”。激光的科學原理“受激輻射”是愛因斯坦1917年提出的,其實挺簡單的,高中物理知識就能理解。
      愛因斯坦指出,處于高能級E2的粒子,當頻率為 V=(E2-E1)/h的光子入射時(h是普朗克常數),粒子會以一定概率,迅速地從能級E2躍遷到能級E1,同時輻射一個與外來光子頻率、相位、偏振態以及傳播方向都相同的光子,這叫受激輻射。
      看出厲害了不?一個光子變出另一個完全一樣的了,這兩光子接下去會干啥?沒錯,這兩個又去找別的粒子開火,變成四個了。這個過程就象核爆炸鏈式反應,光子數量迅速增加,相當于原來的光信號被放大了。“Laser”其實是Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的縮寫。
      這是愛因斯坦提出的又一個諾貝爾獎級別的理論成果,但是直到他去世5年以后的1960年,激光器才做出來。為啥要這么長時間?因為愛因斯坦論文中同時提出的“受激吸收”。光子可能碰上E1能級的粒子,把它變成E2能級,自己消失了,所謂的鏈式反應也就沒了。
     一般材料都是受激吸收的粒子多于受激輻射的粒子(低能級E1的多于高能級E2的),所以光通過強度不會放大反而會降低。要產生激光,關鍵條件是“粒子數反轉”,高能級粒子多于低能級粒子。但這個其實也沒那么難,回頭看1930年代物理學家們就有能力做出來。
     1960年美國做出激光器后一年,中國馬上就由王大珩院士領頭在1961年做出了中國第一臺激光器(王老2011年去世,剛被選為改革先鋒100人之一)。只是1930年代科學家對光學理論與技術不夠融匯貫通,沒想到去做,別的重大發現很多。這讓激光的發明過程多少有一些曲折離奇,是“Maser”(微波放大器)先搞出來,才做出了“Laser”。
      1964年因為激光和湯斯同時獲得諾獎的是兩位蘇聯物理學家,尼古拉·巴索夫和亞歷山大·普羅霍羅夫。那年頭蘇聯物理學家也非常厲害,巴索夫提出的半導體激光器發展出了后來的神器:光纖激光器。
       高功率單模連續激光器設計緊湊,光纖傳輸,衍射極限光束質量,最高輸出功率可達500W,脈沖激光器設計緊湊,光纖傳輸,衍射極限光束質量,最高輸出功率可達100W。
       10-100W調Q脈沖光纖激光器系列是工業級打標及微加工激光器。該系列脈沖激光器具有高峰值功率、高單脈沖能量、光斑直徑大小可選的特點,能廣泛應用于非金屬、具有高反特性的金、銀、銅、鋁及非高反材料不銹鋼等材料的打標、精 密加工、圖文雕刻等領域,其在打標應用工藝,相比傳統激光器成本更低廉,性能更穩定。
      在激光面對的市場,工業激光設備在取代傳統加工設備,光纖激光器在取代傳統激光器,整個行業看上去一片光明。但是中國公司已經占領了低功率市場,成本降得無法理解。從前蘇聯傳下來的半導體激光技術發展成了光纖激光器,因為中國的巨大需求與降成本推廣興盛起來。這個市場未來會變成什么樣,沒有人知道。
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