如果按照功率計算，10W 的激光打在幾十微米的玻璃上，玻璃就氣化了，為什麼光纖激光器沒有氣化？

01-03

1、光本身並不能將物體汽化，只有光被物體吸收之後轉化為熱並且這些熱得到累積才會使物體汽化。光纖的透明度很高，對激光的吸收很少，所以發熱量小，同時光纖是一個細長型的物體，其散熱面積非常大，從而避免了熱量的累積，因而也就達不到汽化點。在真正的光纖激光器中，光纖也是需要加冷卻的。

2、另外幾十微米的玻璃如果透明度做得很好或者散熱做得很好，10W也是不能使之汽化的。

黃工的答案已經解釋的非常好了。繼續在他的基礎上補充一下什麼情況下激光會燒掉光纖。

激光對物體的傷害來自於熱作用，這就要討論到兩點：功率，以及累積時間。很顯然，10W的連續光和脈衝光的作用是很不一樣的。

因此，為了避免熱量積累，光纖的製造者和系統設計者們會在以下幾個方向提升：

1. 透過率，即玻璃的透明程度。如果激光全部被材料本身吸收了，那材料就會發熱，從而燒毀；

2. 承載的能量密度，簡單說來，就是把承受的激光能量攤到更大面積上。小功率用細光纖，大功率就加粗；

3. 做好配套散熱。這個非常好理解，自家電腦的cpu還要配個風扇呢，何況工作狀態下的光纖。例如增大散熱面的接觸面積、加快熱交換，有非常好的效果；

4. 減少光纖的瑕疵。例如光纖忽然變徑、不圓度驟降、甚至有氣泡灰塵等等，這些質量薄弱處也會成為熱量積累處。可以通過提高製備工藝，外加嚴格篩選所用光纖達成；

此外，還有完善光學系統設計、改進光纖結構等非常多的方法。所以光纖被氣化的情況基本不可能見到，倒是有無數種燒黑燒空燒成渣的狀態。

千言萬語彙成一句話：你現在看到的不燒的光纖，背後是不知道有多少研究人員燒掉了多少根光纖，才得到的寶貴知識呀～

先來看看固體激光器是如何運轉的？

其實光纖激光器也屬於固體激光器的一種，固體激光器的工作物質有玻璃或者晶體等固體材料作為基質，摻入某些摻雜粒子（激活離子）構成。工作物質的物理性能主要就取決於基質材料。

固體激光器分類（按照工作物質形狀）：rod、slab、disk、fiber（光纖）

固體激光器工作物質性質？

基質材料：玻璃和晶體、氧化物、氟化物、陶瓷、其他

玻璃和晶體 優點：優越的光學質量、易於製造；

缺點：損傷閾值低（就是在激光束功率相同的情況下，晶體很容易被打壞），熱導率低（硬傷，熱致雙折射和光學畸變）。

晶體相對於玻璃 優點：熱導率高、部分晶體硬度較大、熒光譜線較窄；

缺點：晶體基質材料的光學質量和摻雜均勻性常常比玻璃差，吸收譜線通常也較窄。

原因：

1、固體激光器都需要一定的冷卻方式，如水冷等。而光纖激光器因為可以看做是把工作物質（二氧化硅）拉成了很長的絲狀體，所以本身散熱面積已經很大，再加上風冷的冷卻方式，產生的熱量很多都被分散開來；

現在有課題組正在研製新的冷卻方式，在純水中加入金屬離子，使導熱更加高效。

2、光本身沒有破壞作用，而是光在物質中產生的熱量非常集中難以分散導致的損傷或破壞作用。我們說光纖用的二氧化硅是純度很高的材料，就算有摻雜離子也是微量。純度很高的玻璃晶格排列較規則，對光的吸收匹配也很高。

我來猜一下，你前面說的激光是二氧化碳激光。玻璃對二氧化碳激光的吸收模式是表面吸收，10.6微米的波長基本透不過去玻璃。後面說的光纖激光是1064納米的波長。鈉鈣玻璃對1064納米波長的激光反射率是3-4%左右，激光達到玻璃上，會經過兩次反射，一次空氣進入玻璃上表面，一次玻璃下表面進入空氣，1mm厚的鈉鈣玻璃透射率是89-92%，也就是被材料吸收的部分也就1-5%左右。1064nm波長的激光50W，4mm每秒的速度掃描，也最多就能將玻璃加熱到幾百度的樣子（這個結論可以參考激光熱裂法，激光熱應力法切割玻璃的相關論文），連應變點都達不到的。。。別說融化和氣化了。

回Dadastan，光纖激光器里幾千瓦的功率都有，單根光纖的。

我想是因為光纖激光器里的光纖材料的損傷閾值高出被加工晶體很多，後者可能為了便於加工故意摻雜了什麼東西。另外普通玻璃對光的吸收率比大多數材料都低，不過跟專門為激光設計的光纖比起來還是差很多，特別是對短波長的光。比如（亂說的數值→）10kW峰值功率的脈衝，普通玻璃吸收5%，光纖吸收0.5%，前者就可以超過損傷閾值。

是脈衝激光？脈寬多少？這決定了激光脈衝的峰值功率，飛秒激光的話，不需要很高的單脈衝能量，同樣可以破壞很多東西

朱江傑講到的材料吸收光譜差別的原因是主要原因。作者的提問也具有誤導性，即使是相同的材料，幾十微米的薄膜材料X必然比幾厘米的材料X更加容易損壞，因為熱量沒有導出去。

能量吸收的數值不一樣，光纖激光器中的光纖吸能很少的

焦點