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光纤激光打标机脉冲固体激光器的输出特性

在工业激光设备中,最为重要的部件是激光器,在此就光纤激光打标机为例,详细分析一下光纤激光打标机脉冲固体激光器的输出特性。
首先,将普通脉冲固体激光器输出的脉冲,用示波进行观察、记录、发现其波形并非一个平滑的光脉冲。而是有许多振幅,脉宽和脉冲间隔作随机变化的尖峰脉冲组成的,每个尖峰的宽度为0.1~1μs,脉冲间隔数为数微秒,脉冲序列的长度大致与闪光灯泵浦持续时间相等。观察到的红宝石激光器输出的尖峰,这种现象称为激光器弛豫振荡。
产生弛豫振荡的主要原因是:当激光打标机激光器的工作物质被泵浦,上能级的反转粒子数超过阈值条件时,即产生激光振荡,腔内光子数密度增加,并发射激光。随着激光的发射,上能级粒子数大量被消耗,导致反转粒子数降低,当低于阀值时,激光振荡就停止。
这时,由于泵浦光的的继续抽运,上能级反转粒子数重新积累,当超过阀值时,又产生第二个脉冲,如此不断重复上述过程,直到泵浦停止才结束。
可见,每个尖峰脉冲都是在阈值附近产生的,因此,脉冲的峰值功率水平较低。同时,从这个作用过程可以看出,增大泵浦能量也无助于峰值功率的提高,而只会使小尖峰的个数增加。
弛豫振荡产生的物理过程,他表示出了在弛豫振荡过程中单位体积反转粒子数和腔内光子数的变化,每个尖峰可以分为四个阶段。
因为在激光打标机泵浦的抽运过程的持续时间要比每个尖峰脉冲宽度大很多,于是上述过程周而复始,产生一些列尖峰脉冲。泵浦功率越大,尖峰脉冲形成越快,因而尖峰的时间间隔越小。
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