光纖激光器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

全光纖激光器的典型光路結(jié)構(gòu)和光纖功率合成技術(shù)

圖1A是一種典型的單端泵浦連續(xù)單模大功率全光纖激光器的光路示意圖。單端泵浦結(jié)構(gòu)簡單，但有源區(qū)增益呈指數(shù)衰減，分布極不均勻，適合功率不是非常高的情況。

圖1B為典型的雙向泵浦連續(xù)單模大功率全光纖激光器的示意圖。雙向泵浦結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，但有源區(qū)增益分布均勻性得到改善，可實現(xiàn)更高功率輸出。

目前全光纖激光器單模連續(xù)輸出功率已經(jīng)達到2000W。

圖2為采用光纖功率合成技術(shù)制作多模光纖激光器的光路示意圖，采用這種技術(shù)，可將多個單模連續(xù)光纖激光器的輸出功率合成起來，獲得數(shù)萬瓦或更高的光功率輸出并且光束質(zhì)量良好。

人們正在發(fā)展的相干合成技術(shù)，有望采用這種方式實現(xiàn)光纖激光器的相干合成，實現(xiàn)光纖激 光器萬瓦量級的單模連續(xù)輸出。

光纖激光器發(fā)展前景

光纖激光器是近年來發(fā)展起來的一種新型激光器件，也是目前國內(nèi)外光電信息領(lǐng)域研究的熱點技術(shù)之一。因在光學模式、使用壽命等方面的優(yōu)點，光纖激光器已成為新一代固體激光器的代表，在國內(nèi)外得到了廣泛研究和迅速發(fā)展，有著廣闊的發(fā)展前景。

光纖激光器以光纖作為波導(dǎo)介質(zhì)，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(zhuǎn)換效率、低閾值、光束質(zhì)量好和窄線寬等優(yōu)點。光纖激光器通過摻雜不同的稀土離子可實現(xiàn)380—3?900?nm波段范同的激光輸出，通過光纖光柵諧振腔的調(diào)節(jié)可實現(xiàn)波長選擇且可調(diào)諧。

與傳統(tǒng)的固體激光器相比，光纖激光器體積小，壽命長，易于系統(tǒng)集成，在高溫高壓，高震動，高沖擊的惡劣環(huán)境中皆可正常運轉(zhuǎn)，其輸出光譜具有更高的可調(diào)諧性和選擇性醫(yī)療及生物市場的強勁需求驅(qū)動了飛秒（超快）激光技術(shù)在分析儀器應(yīng)用方面的快速發(fā)展。

光纖激光器的很大一部分應(yīng)用可以走到超快激光。而且光纖激光器的生產(chǎn)廠商也著重從尺寸小巧方面推薦光纖的應(yīng)用。

光纖激光器行業(yè)發(fā)展趨勢

光纖激光器因其高效率及低維護運營成本等優(yōu)勢逐漸受到激光系統(tǒng)集成商的青睞，已經(jīng)或正在許多應(yīng)用領(lǐng)域替代CO2 激光器和其他固體激光器，對激光器市場產(chǎn)生了革命性的改變，推動全球激光市場的不斷發(fā)展。隨著光纖激光器在工業(yè)加工領(lǐng)域的應(yīng)用范圍不斷擴展，未來幾年內(nèi)，光纖激光器行業(yè)將會出現(xiàn)五大發(fā)展趨勢：

（1）向更高功率方向發(fā)展在船舶、航天等高新技術(shù)領(lǐng)域需求和增材制造技術(shù)廣泛應(yīng)用的推動下，更高輸出功率成為光纖激光器發(fā)展的主要研究內(nèi)容之一，光纖激光器的輸出功率將從百瓦級、千瓦級向萬瓦級發(fā)展。預(yù)計通過采用更高功率的泵浦源、更先進的特種光纖設(shè)計和高功率光纖合束技術(shù)，光纖激光器輸出功率將達到數(shù)萬瓦級。配置千瓦至數(shù)萬瓦的大功率光纖激光器的工業(yè)裝備將會成為高端制造業(yè)的主流設(shè)備。

（2）向高平均功率、高峰值功率的脈沖光纖激光器發(fā)展在激光的許多應(yīng)用中，例如激光深雕、激光清洗等需要高平均功率、高峰值功率的脈沖光纖激光器，將高光束質(zhì)量、小功率的激光器作為種子光源，雙包層光纖作為放大器，容易獲得高平均功率、高脈沖能量的脈沖激光輸出，是目前行業(yè)研究的熱點和難點。

（3）向超短脈沖光纖激光器方向發(fā)展在激光精細加工領(lǐng)域，例如脆性材料打孔、藍寶石玻璃切割等，需要超快超短脈沖光纖激光器。目前，中高功率的超快超短脈沖光纖激光器是研發(fā)的熱點。

（4）向更高亮度方向發(fā)展高光束質(zhì)量的高功率光纖激光器在科研和軍事領(lǐng)域需求旺盛，主要用戶為科研機構(gòu)、高等院校和政府部門。目前，國外發(fā)達國家把高光束質(zhì)量的大功率光纖激光器作為戰(zhàn)術(shù)激光武器的首選光源，軍事等特殊需求將促使光纖激光器在向更高功率發(fā)展的同時向更高亮度方向發(fā)展，即在提升輸出功率同時保持光纖激光器輸出光束質(zhì)量。

（5）向模塊化、智能化方向發(fā)展為了適應(yīng)市場上對于激光器多種需求，光纖激光器將逐漸走向系列化、組合化、標準化和通用化。利用有限的規(guī)格和品種，通過組合和搭配不同模塊，縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期，提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性。同時，通過采用先進的通信技術(shù)和設(shè)計理念，實現(xiàn)光纖激光器的遠程診斷、遠程維修、遠程控制以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計，通過對光纖激光器運行狀態(tài)的實時監(jiān)控，提前發(fā)現(xiàn)和處理產(chǎn)品潛在的故障，從而為客戶提供更好的產(chǎn)品服務(wù)。

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