光纖激光切割機(jī)中的激光器基本構(gòu)成

一個(gè)常規(guī)的光纖激光切割機(jī)激光器包括三部分：工作物質(zhì)，泵浦源和光學(xué)諧振腔。

1． 工作物質(zhì)工作物質(zhì)是產(chǎn)生激光的物質(zhì)基礎(chǔ)，是激光器的核心部分，是用來(lái)實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)并產(chǎn)生受激輻射的物質(zhì)體系．工作物質(zhì)的分類方式通常有兩種：一種是根據(jù)工作物質(zhì)的存在形態(tài)分類，工作物質(zhì)可以分為氣體、固體、液體及半導(dǎo)體等；另一種是根據(jù)速率方程理論分析產(chǎn)生激光的過(guò)程所適用的能級(jí)結(jié)構(gòu)，可以分為三能級(jí)系統(tǒng)、四能級(jí)系統(tǒng)等。

在氣體激光器中產(chǎn)生光纖激光切割機(jī)激光的粒子為氣體分子或原子，在固體激光器中，摻有少量過(guò)渡金屬離子或稀土離子的晶體或玻璃為工作物質(zhì)，摻雜離子為工作粒子，經(jīng)外界能量泵浦產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)后可產(chǎn)生受激輻射，晶體和玻璃為基質(zhì)材料。

液體激光器其工作物質(zhì)的存在形態(tài)為液體，常見(jiàn)的有染料激光器，其工作物質(zhì)為染料溶解于溶劑中組成的溶液，染料分子為工作粒子，溶劑相當(dāng)于基質(zhì)。半導(dǎo)體激光器的工作物質(zhì)為半導(dǎo)體，雖然半導(dǎo)體為固體，但是由于半導(dǎo)體激光器粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的形成機(jī)理與普通固體激光器有本質(zhì)的不同，所以一般不將二者歸為一類。

2． 泵浦源是為實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)提供能量的裝置。根據(jù)激勵(lì)時(shí)利用的能量形式，泵浦方式有放電激勵(lì)、光激勵(lì)、熱能激勵(lì)、化學(xué)能激勵(lì)等。

氣體放電激勵(lì)是氣體激光器常用的一種激勵(lì)方式，其激勵(lì)機(jī)理是利用在高電壓下，氣體分子電離導(dǎo)電，與此同時(shí)氣體分子（或原子、離子）與被電場(chǎng)加速的電子碰撞，吸收電子能量后躍遷到高能級(jí)，形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)；除此以外，還可以利用電子槍產(chǎn)生的高速電子去泵浦工作物質(zhì)，使之躍遷到高能級(jí)稱為電子束激勵(lì)；半導(dǎo)體激光器靠注入電流泵浦，稱為注入式泵浦。

光激勵(lì)是利用光照射工作物質(zhì)，光纖激光切割機(jī)工作物質(zhì)吸收光能后產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。光激勵(lì)的光源可采用高效率、高強(qiáng)度的發(fā)光燈，太陽(yáng)能或激光。固體激光器和液體激光器常用光激勵(lì)方式。

熱能激勵(lì)是用高溫加熱的方式使高能級(jí)上氣體粒子數(shù)增多，然后突然降低氣體溫度，因?yàn)楦叩湍芗?jí)熱弛豫時(shí)間不同，低能級(jí)弛豫時(shí)間短，高能級(jí)弛豫時(shí)間長(zhǎng)，從而實(shí)現(xiàn)高低能級(jí)間粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。

化學(xué)能激勵(lì)利用化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中釋放的化學(xué)能將粒子泵浦到上能級(jí)，建立粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。化學(xué)激勵(lì)不像前述的放電激勵(lì)、光激勵(lì)和熱激勵(lì)在工作時(shí)，需要用外界能源，因此在某些特殊的缺乏電源的地方，化學(xué)激光器可以發(fā)揮其光纖激光切割機(jī)特長(zhǎng)。

3． 光學(xué)諧振腔光學(xué)諧振腔（簡(jiǎn)稱光腔）是產(chǎn)生激光的外在條件，是激光器的重要組成部分。最簡(jiǎn)單的光學(xué)諧振腔是在激活介質(zhì)兩端恰當(dāng)放置兩個(gè)鍍有高反射率材料的反射鏡構(gòu)成。激光所具有的髙方向性、高單色性、高相干性和高亮度的特點(diǎn)，光纖激光切割機(jī)是與光學(xué)諧振腔密不可分的。

光學(xué)諧振腔具有正反饋和選模的雙重作用。所謂正反饋，即初始光強(qiáng)在反射鏡間往返傳播，等效于增加激活介質(zhì)的長(zhǎng)度，最終可保證得到一個(gè)確定大小的光強(qiáng)。所謂選模，即控制腔內(nèi)振蕩光束的特性，使腔內(nèi)建立的光纖激光切割機(jī)振蕩被限制在腔所決定的少數(shù)本征模式中，從而提高單個(gè)模式內(nèi)的光子數(shù)，獲得單色性好、方向性好的強(qiáng)相干光。

激光是一種電磁波，激光器的光學(xué)諧振腔將該電磁波約束在空間的有限范圍內(nèi)，根據(jù) Maxwell 電磁場(chǎng)理論，在一定的空間范圍內(nèi)只能存在系列分裂的電進(jìn)波的本征態(tài)，這些本征態(tài)為光學(xué)諧振腔的模式，激光模式也就是光腔內(nèi)可以區(qū)分的電迸波本征態(tài)，由腔的結(jié)構(gòu)決定。

審核編輯 黃昊宇