








激光器历史发展
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激光的英文laser 这个词是由开始的首字母缩略词LASER演变而来,LASER的意思是“受激辐射光放大器”英文的单词的缩写简略。激光技术中的关键概念早在1917年爱因斯坦提出“受激辐射”时已经开始建立起来了,激光这个词曾经饱受争议;Gordon Gould是记载中个使用这个词汇的人。1953年,美国物理学家查尔斯·哈德·汤斯和他的学生阿瑟·肖洛制成了台微波量子放大器,获得了高度相干的微波束。1958年,C.H.汤斯和A.L.肖洛把微波量子放大器原理推广应用到光频范围。1960年,T.H.西奥多·梅曼制成了台红宝石激光器。钛蓝宝石激光器:具有较宽的波长调节范围(670nm~1200nm)期望大家在选购纳秒激光器时多一份细心,少一份浮躁,不要错过细节疑问。2013年,南非科学与工业研究人员开发出世界个数字激光器,开辟了激光应用的新前景。研究成果发表在2013年8月2日英国《自然通讯》杂志上。
激光器原理
激光器除自由电子激光器外,各种激光器的基本工作原理均相同。产生激光的必不可少的条件是粒子数反转和增益大于损耗,所以装置中必不可少的组成部分有激励(或抽运)源、具有亚稳态能级的工作介质两个部分。激励是工作介质吸收外来能量后激发到激发态,为实现并维持粒子数反转创造条件。激励方式有光学激励、电激励、化学激励和核能激励等。⑤自由电子激光器,这是一种特殊类型的新型激光器,工作物质为在空间周期变化磁场中高速运动的定向自由电子束,只要改变自由电子束的速度就可产生可调谐的相干电磁辐射,原则上其相干辐射谱可从X射线波段过渡到微波区域,因此具有很诱人的前景。工作介质具有亚稳能级是使受激辐射占主导地位,从而实现光放大。激光器中常见的组成部分还有谐振腔,但谐振腔( 见光学谐振腔)并非必不可少的组成部分,谐振腔可使腔内的光子有一致的频率、相位和运行方向,从而使激光具有良好的方向性和相干性。而且,它可以很好地缩短工作物质的长度,还能通过改变谐振腔长度来调节所产生激光的模式(即选模),所以一般激光器都具有谐振腔。
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激光产业链
从产业经济性的角度来看,行业平均水平下激光器约占激光设备成本的30%-50%(采用高功率激光器的设备中占比更高),而材料和激光器件占激光器成本的60%-70%(低功率激光器中的占比更高),因此激光器是制约激光设备经济性的关键,而激光芯片、特殊光纤等激光器核心器件的价格走势则决定了激光器的经济性。Yb:YAG(掺镱钇铝石榴石):适用於高功率输出,这种材料的激光器在激光工业加工领域有很强优势。
由于激光产业上游材料不具备稀缺资源属性,激光芯片等器件的技术门槛相较于半导体芯片较低,而中游激光器的技术核心集中在光学设计、工艺经验等集成能力,下游激光设备市场极为广阔且分散,因此国内的激光产业链未来有机会国产化闭环。目前激光产业链上游和中游的国产替代进程较快,中低端激光器件和激光器产品单价呈现明显的降价趋势:激光器件方面,2009-2017年IPG每瓦特的芯片成本下降了80%,年均降幅18%;能量输出波形(工作方式):可分为连续激光器、脉冲激光器、和准连续激光器,脉冲激光器可进一步分为毫秒激光器、微秒激光器、纳秒***器、皮秒激光器、阿秒激光器等。激光器方面,激光器单台价格每年降幅超过20%,带动激光装备价格逐年下降超过10%
激光器
激光器发出的光信号进入光纤的途径主要有两种方式:直接耦合、透镜耦合,其中透镜耦合又分为单透镜耦合和多透镜耦合。利用透镜耦合可以获得比直接耦合更高的耦合效率。长期的专利之战,反而对Gould更为有利,因为他获得专利的时候,激光器已经大规模应用,受专利保护期的限制问题,如果专利一申请就批复下来,因为应用不广泛,反倒赚不到太多钱了。而采用双透镜耦合,其主要优势就是可以分散公差,使得光路上的元件可以有更大的位移空间。
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