激光振鏡場鏡原理電子教案

1、精品文檔光纖激光器原理：光纖激光器主要由泵浦源，耦合器，摻稀土元素光纖，諧振腔等部件構成。泵浦源由一個或多個大功率激光二極管陣列構成，其發(fā)出的泵浦光經特殊的泵浦結構耦合入作為增益介質的摻稀土元素光纖，泵浦波長上的光子被摻雜光纖介質吸收，形成粒子數(shù)反轉，受激發(fā)射的光波經諧振腔鏡的反饋和振蕩形成激光輸出。光纖激光器特點光纖激光器以光纖作為波導介質，耦合效率高，易形成高功率密度，散熱效果好，無需龐大的制冷系統(tǒng)，具有高轉換效率，低閾值，光束質量好和窄線寬等優(yōu)點。并且，光纖激光器的諧振腔內無光學鏡片，具有免調節(jié)、免維護、高穩(wěn)定性的優(yōu)點；超長的工作壽命和免維護時間，平均免維護時間在10萬小時以上。精品文檔

2、claddingRdie aarlti dopedsiide-rtiwfe coreia釉皿加d附丁巾施巾 施幡,ihecoresingle mode signal光纖激光器原理圖1:single-modesignalMulti-modepumplighrt峰值功率：脈沖激光器，顧名思義，它輸出的激光是一個一個脈沖，每單個脈沖有一個持續(xù)時間，比如說10ns（納秒），一般稱作單個脈沖寬度，或單個脈沖持續(xù)時間，我們用t表示。這種激光器可以發(fā)出一連串脈沖，比如，1秒鐘發(fā)出10個脈沖，或者有的就發(fā)出一個脈沖。這時，我們就說脈沖重復（頻）率前者為10,后者為1,那么，1秒鐘發(fā)出10個脈沖，它的脈沖重復周

3、期為0.1秒，而1秒鐘發(fā)出1個脈沖，那么，它的脈沖重復周期為1秒，我們用T表示這個脈沖重復周期。如果單個脈沖的能量為E,那么E/T稱作脈沖激光器的平均功率，這是在一個周期內的平均值。例如，E=50mJ（毫焦），T=0.1秒，那么，平均功率P平均=50mJ/0.1s=500mW。如果用E除以t,即有激光輸出的這段時間內的功率，一般稱作峰值功率（peakpower）,例如，在前面的例子中E=50mJ,t=10ns,P峰值=5010A（-3）/1018（-9）=510A6W=5MW（兆瓦），由于脈沖寬度t很小，它的峰值功率很大。脈沖能量E=1mj脈寬t=100ns重復頻率20-80K脈沖持續(xù)時間T=

4、1s/2k=?秒平均功率P=E/T=0.001J/0.00005s=20WP峰值功率=E/t激光的分類：激光按波段分，可分為可見光、紅外、紫外、X光、多波長可調諧，目前工業(yè)用紅外及紫外激光。例如CO2激光器10.64um紅外激光,氟燈泵浦YAG激光器1.064um紅外激光，氤燈泵浦YAG激光器1.064um紅外激光,半導體側面/端面泵浦激光器1.064um紅外激光。激光器的種類分，可分為固體、氣體、液體、半導體和染料等幾種類型：(1)固體激光器一般小而堅固，脈沖輻射功率較高，應用范圍較廣泛。如：Nd:YAG敷光器。Nd(被)是一種稀土元素，YAG弋表億鋁石榴石，晶體結構與紅寶石相似。(2)半導

5、體激光器可以通過外加的電場、磁場、溫度、壓力等改變激光的波長，能將電能直接轉換為激光能，所以發(fā)展迅速。(3)氣體激光器以氣體為工作物質(主要為惰性氣體)，單色性和相干性較好，激光波長可達數(shù)千種，應用廣泛。氣體激光器結構簡單、造價低廉、操作方便。在工農業(yè)、醫(yī)學、精密測量、全息技術等方面應用廣泛。氣體激光器有電能、熱能、化學能、光能、核能等多種激勵方式。(4)以液體染料為工作物質的染料激光器于1966年問世，廣泛應用于各種科學研究領域?，F(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)的能產生激光的染料，大約在500種左右。這些染料可以溶于酒精、苯、丙酮、水或其他溶液。它們還可以包含在有機塑料中以固態(tài)出現(xiàn)，或升華為蒸汽，以氣態(tài)形式出現(xiàn)。

6、所以染料激光器也稱為“液體激光器”。染料激光器的突出特點是波長連續(xù)可調。燃料激光器種類繁多，價格低廉，效率高，輸出功率可與氣體和固體激光器相媲美，應用于分光光譜、光化學、醫(yī)療和農業(yè)。(5)紅外激光器已有多種類型，應用范圍廣泛，它是一種新型的紅外輻射源，特點是輻射強度高、單色性好、相干性好、方向性強。(6)X射線激光器在科研和軍事上有重要價值，應用于激光反導彈武器中具有優(yōu)勢；生物學家用X射線激光能夠研究活組織中的分子結構或詳細了解細胞機能；用X射線激光拍攝分子結構的照片，所得到的生物分子像的對比度很高。(7)化學激光器有些化學反應產生足夠多的高能原子，就可以釋放出大能量，可用來產生激光作用。(8

7、)自由電子激光器這類激光器比其他類型更適于產生很大功率的輻射。它的工作機制與眾不同，它從加速器中獲得幾千萬伏高能調整電子束，經周期磁場，形成不同能態(tài)的能級，產生受激輻射。光分為可見光和不可見光：是根據(jù)人的肉眼是否能看到來劃分的。光的可見與不可見與光(或者說電磁波，光就是電磁波)的波長有關系，人眼能看到的電磁波的波長范圍是400nm到760nm,400nm左右的是紫色光，小于這個波長的人眼就看不到了，是紫外線。760nm附件的是紅色光，波長大于這個范圍，人眼也感覺不到也就是紅外線。TOOrdt40Dnri435iuti紫苣藍S9Siwi50GnmI6Q5nm /58 口urn480nm” 490

8、hjt |記|® 二幡-三 ilME-I(40bb-I-IK kn1HH聿星化 IE «.|4NKE上界二兄蘭眼金螞二波長為380780nm的電磁波為可見光?？梢姽馔高^三棱鏡可以呈現(xiàn)出紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七種顏色組成的光譜。紅色光波最長，640-780nm紫色光波最短，380430nm紅640780nm橙640610nm黃610530nm綠505525nm藍505470nm紫470380nm肉眼看得見的是電磁波中很短的一段，從0.4-0.76微米這部分稱為可見光。可見光經三棱鏡分光后，成為一條由紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七種顏色組成的光帶，這光帶稱為光譜。其中紅光波長

9、最長，紫光波長最短，其它各色光的波長則依次介于其間。波長長于紅光的（0.76微米）有紅外線有無線電波；波長短于紫色光的（0.4微米）有紫外線常見的可見光有：紅光、紫光常用的是：紅外和紫外，紅外的如：YAG燈泵浦，CO2,半導體側面/端面泵浦，光纖激光依據(jù)釋放能量的方式可分為：連續(xù)和脈沖激光，連續(xù)激光是以穩(wěn)定、連續(xù)的光束釋放出能量，如二氧化碳、CW光纖激光器。脈沖激光的能量是以脈沖的形式釋放的，即激光能量在一個固定的（也有可調節(jié)的）時間內（脈沖寬度）釋放出來（稱為一個脈沖），而每個脈沖之間的時間是可控的，依據(jù)脈沖寬度，此類激光又可分為長脈沖激光（脈寬為毫秒級）和短脈沖激光（脈寬為納秒級），近年又

10、出現(xiàn)了皮秒激光（1皮秒等于一萬億分之一秒（10E-12秒）。激光脈沖：指的是脈沖工作方式的激光器發(fā)出的一個光脈沖，簡單的說，好比手電筒的工作一樣，一直合上按鈕就是連續(xù)工作，合上開關立刻又關掉就是發(fā)出了一個光脈沖SCAPS打標卡功酢介紹：1. USB1.1-2.0與PC連接，實時計算激光及振鏡信號，在線網(wǎng)格校正2. 適用于幾乎所有激光器（8位數(shù)字及2.5V/5V/10V模擬輸出）3. XY2-100數(shù)字接口和XYZ通道4. 6路光隔離I/O,RS232界面和用于飛行打標時光電編碼器信號輸入。5. 通用二維打標6. XYZ三維運動平臺（硬件）7. 三維打標系統(tǒng)（軟件）8. 雙頭及四頭打標9. 脫機

11、操作10. 遠程維護振鏡的原理：振鏡:是一種特殊的擺動電機,基本原理是通電線圈在磁場中產生力矩,但與旋轉電機不同,其轉子上通過機械紐簧或電子的方法加有復位力矩,大小與轉子偏離平衡位置的角度成正比,當線圈通以一定的電流而轉子發(fā)生偏轉到一定的角度時,電磁力矩與回復力矩大小相等,故不能象普通電機一樣旋轉,只能偏轉,偏轉角與電流成正比,與電流計一樣故振鏡又叫電流計掃描振鏡,常簡稱為掃描振鏡.振鏡的原理是：輸入一個位置信號，擺動電機（振鏡）就會按一定電壓與角度的轉換比例擺動一定角度。整個過程采用閉環(huán)反饋控制，由位置傳感器、誤差放大器、功率放大器、位置區(qū)分器、電流積分器等五大控制電路共同作用。模擬振鏡容易

12、受到周圍環(huán)境的電磁輻射干擾，所以在使用過程中會出現(xiàn)有散點，線條彎曲，填充具有不規(guī)則底紋等現(xiàn)象。數(shù)字振鏡使用數(shù)字信號進行運算來控制電機，能夠有效抑制環(huán)境干擾，即使工作環(huán)境電磁干擾嚴重，也可以正常使用。激光掃描振鏡工作原理：一束激光被兩片掃描振鏡反射，并且通過一片聚焦鏡。振鏡片在馬達的帶動下高速的來回延軸旋轉,達到改變激光光束路徑的目的。在大多數(shù)情況下,最高偏轉角鏡是+12.5°（+10°往往是一個較安全范圍）入射角不能偏于45°。鏡片1（X軸）的寬度是由光束的直徑所決定的。鏡片2（y軸）的寬度應該等于振鏡1的長度。鏡片2的長度就是光束打在第二個鏡片上時同S1的距離，

13、和最大入射角q。光斑尺寸光斑尺寸下限d（1/e2亮度直徑）相對于激光光束直徑'D'（1/e2）是d=13.5QF/Dmm如：一束TEM00（Q=1）的直徑是13.5mm（1/e2）用一個焦距100mm勺理想聚焦鏡片，焦距出來的點的直徑是100mm帶入一個實際數(shù)值Q=1.5,焦斑尺寸應該是150um.）光的速度和光學畸變可導致聚焦點大小都大于最低衍射值。大尺寸范圍需要使用長焦距鏡頭。相反的，這會導致更大的聚焦點，除非把光束直徑大小，振鏡大小，和鏡頭直徑全部加大。F-Theta鏡（平場聚焦鏡）原理目的是將激光在整個工件標刻平面但是如果一味的增加掃描面積，會F-Theta平場聚焦鏡是激光打標機的重要配件之一，形成聚焦。其性能指標主要有以下幾條：1 .掃描范圍。鏡頭能掃描到的面積越大，當然越受使用者的歡迎。帶來很多的問題。如光點變粗，失真加大等等。2 .焦距（跟工作距離有一定關系，但是不等于工作距離）。a.掃描范圍跟場鏡焦距成正比-掃描范圍的加大，必然導致工作距離的加大。工作距離的加長，必然導致激光能量的損耗。b.聚焦后的光斑直徑跟焦距成正比。當掃描面積達到一定的程度后，得到的光點直徑很大，也就是說聚得不夠細，激光的功率密度下降非常快（功率密度跟光斑直徑的2次方成反比），不利于加工。c.由于F