【李家同】為台灣加油打氣專欄(196)光纖雷射

張貼者:2019年12月25日 下午7:23台灣精密工程學會

    雷射是我們國家工業界不能缺少的工具,最新的雷射是所謂的光纖雷射。值得大家高興的是,台灣也有製造高功率光纖雷射的公司。這種雷射的產生可以用圖一來表示。

 

圖一

 

    光纖雷射的泵浦光源來自laser diode,這種二極體的亮度不高,它的波長是915nm,我們將這種光稱之為Lamda1。工業應用上希望產生的光是具有高亮度。所以我們必須藉由波長轉換產生高亮度的光,此光纖雷射中的波長是1070nm,我們將這種光稱為Lamda2。雖然Lamda2的光也有laser diode可以產生,但是所產生的Lamda2光功率以及亮度非常之小。

 

    從圖一,我們可以看到Lamda1的光先被聚集,然後會透過FBG1FBG全名是Fiber Bragg Grating,亦即光纖光柵。FBG是與波長相關的,它會針對設計的波長在裡面反射,設計波長以外的光則會穿透。因此在圖一中,Lamda1光會穿透FBG1FBG2

 

    圖一中有一個光纖,這個光纖是特別的,光纖內部摻有鐿元素。摻了鐿以後,Lamda1的光一旦碰到這種光纖,光纖就會激發出Lamda2的光。Lamda1光會穿透FBG2Lamda2光也會碰到FBG2,但一開始的時候,它很弱,所以會被FBG2反射回到摻鐿光纖。Lamda2光會變強一點,而且會在FBG2和摻鐿光纖中來回反射,最後強度到了一定程度之後,會穿透FBG2成為我們的雷射光。

 

    圖一僅僅是我們最重要的原理示意圖,真正的雷射還有很多的配件。

 

    所有的問題在於鐿元素的濃度以及將鐿摻入光纖所需要的特別技術,這牽涉到很多的參數。我們的工程師不僅對光學和電學有相當的能力,也有耐心做很多實驗,才能使得我們有相當好的光纖雷射。我們台灣製造的高功率光纖雷射已可達到7千瓦的功率,在工業金屬材料加工上,例如切割、鑽孔、焊接等都表現得非常好。

 

    任何一種雷射都不容易製造,我們國家有這種公司,應該是值得大家高興的。

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