光纖激光器綜述

摘要：光纖激光器技術(shù)是光學領(lǐng)域最為重要的技術(shù)之一，作為第三代激光技術(shù)的代表，其穩(wěn)定性好、效率高、閾值低、線寬窄、可調(diào)諧、緊湊小巧和性價比高等優(yōu)點，使得它在光纖傳感、光纖通信、工業(yè)加工等領(lǐng)域都有著重要的應(yīng)用。而摻鐿雙包層光纖激光器是國際上近年來發(fā)展的一種新型固體激光器。本文就介紹了這種高功率摻鐿雙包層光纖激光器，主要介紹了高功率摻鐿雙包層光纖激光器的概念、發(fā)展歷史及發(fā)展現(xiàn)狀、基本原理、優(yōu)點、實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)、應(yīng)用及其廣闊的前景。同時總結(jié)出了未來光纖激光器的發(fā)展方向，并且可以預計光纖激光器最終將可能會替代掉全球大部分高功率CO2YAG器。關(guān)鍵詞：光纖激光器；摻鐿雙包層光纖激光器；光纖融合技術(shù)；激光加工。引言光器得到了社會各方面的廣泛重視，但是光纖激光器并不是新型光器件。1961SnitzerKoester300umNd3+玻璃波導19631964光放大結(jié)果，提出了光纖激光器和光纖放大器的思想。1975～198580PolaroidPASKYb3+0.5W1998LucentKOSINKIINNISS20W1999，DOMINIC445W180W1120nm110W，IPG2000WYb3+雙包層光纖激光器。目前，該公司17kWYb3+雙包層光纖激光器，雖然因為采用的是多組質(zhì)量，是當前研究要解決的難題之一。Yb3+80代末，相繼有一些科研單位進入光纖激光器研究領(lǐng)域并獲得了一定的進展。2005年，烽火通信科技股份有限公司與上海光機所合作，成功研制出輸出功率高達440W[2]，714W10.8w1070nm激光有相當大的差距。摻鐿雙包層光纖激光器原理1-光轉(zhuǎn)換效率。最初研制出的是圓形內(nèi)包層雙包層光纖，如圖2a所示，它的優(yōu)點是制造工藝簡單。但是也有嚴重的缺陷：圓形對稱使內(nèi)包層中有大量抽運光以螺旋光Yb3+離子吸收降低層形狀的雙包層光纖，譬如偏芯型、方形、矩形、六邊形、梅花形、D摻鐿光纖激光器的基本結(jié)構(gòu)如圖3所示,包括抽運源、耦合系統(tǒng)、增益介5915nm980nm300W，多臺組合后的輸出功率可達千瓦。Yb3+Spark4a2F5/22F7/2Yb3+2F5/2，2F7/29701064nmYb2F5/2，2F5/2990nm（躍遷A），1000nm1200nmB)，其行為更象是一種準四Yb3+4bYb3+1.0-1.2um佳吸收位915nm975nm摻鐿雙包層光纖激光器的優(yōu)點光纖激光器是一種高效的波長轉(zhuǎn)換器，由泵浦光波長轉(zhuǎn)換為所摻稀土離子的體激光器作為泵浦源，以獲得不同波長的輸出激光[5]。從其原理可知，它與其它主要特點如下：(1)915nm、940nm975nm360%以上，20%；(2)輸出激光光束質(zhì)量好。因輸出激光光束由光纖纖芯的(3110W激光器類型/um電光效率功率/KW激光器類型/um電光效率功率/KW光束參數(shù)/mard石英光纖傳輸維修周期CO2激光器ND:YAG光器半導體泵浦ND:YAG激光器Yb3+雙包層光纖激光器10.61.061.061-1.25-101-35-1012-201-200.5-50.5-100-10>10050-8025-501-20否能能能1-2<13-540-50摻鐿雙包層光纖激光器的關(guān)鍵技術(shù)高功率光纖激光器的發(fā)展越來越成熟，實現(xiàn)高功率光纖激光器的關(guān)鍵技術(shù)主要有以下幾點:包層泵浦技術(shù)：常規(guī)的光纖激光器采用普通的單模光纖做增益介質(zhì)，耦合的耦合效率，包層泵浦技術(shù)是通過雙包層光纖來實現(xiàn)的。計算結(jié)果表明，同心圓形結(jié)構(gòu)的吸收效率最低，而非圓形的內(nèi)包層結(jié)構(gòu)對泵浦光的吸收效率很高，理想情況可達到100%。光纖融合技術(shù)：高功率光纖激光器的另一項關(guān)鍵技術(shù)就是將泵浦源輸出的的泵浦源（一般為半導體激光器列陣），幾乎無損地耦合進增益光纖的內(nèi)包層，有效提高泵浦效率。諧振腔的制備技術(shù)：制備合適的光學諧振腔是高功率光纖激光器實用化的鏡構(gòu)成諧振腔，但這種方法給泵浦光的耦合以及光纖激光器的封裝都帶來很大困損耗，從而降低光纖激光器的閾值，提高輸出激光的斜率效率[7]。摻鐿雙包層光纖激光器的應(yīng)用摻鐿光纖激光器以絕對的優(yōu)勢使它在通信行業(yè)、工業(yè)加工、印刷、軍事和醫(yī)療等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。主要有以下方面：摻鐿雙包層光纖激光器在光纖通信中的應(yīng)用：由于摻鉺光纖放大器依賴信窗口的任意波長處，并對光信號進行在線放大，是長（超長）放大的理想選擇。摻鐿雙包層光纖激光器在激光加工中的應(yīng)用：與傳統(tǒng)高功率激光器相比，摻鐿雙包層光纖激光器的高轉(zhuǎn)換效率、光束參數(shù)好、維護周期長、運行費用低等優(yōu)點在工業(yè)加工中非常有優(yōu)勢。摻鐿雙包層光纖激光器非常適合作為激光加工設(shè)備的激光光源，目前主要應(yīng)用于激光打標、激光微加工（毫米量級、數(shù)十微米量級的精度切割、打孔和焊接）、大功率工業(yè)加工（切割、焊接、打孔等）等。結(jié)論摻鐿雙包層光纖激光器在光通信、工業(yè)加工、醫(yī)療等行業(yè)的應(yīng)用才剛剛起的主要光源[8]。從長遠來看，這種新型的高效率、長壽命、小體積、大功率光纖激光器必將得到更廣泛的應(yīng)用，具有非常廣闊的潛在市場