高功率光纖激光技術前景大好 千瓦級的突破促生繁榮市場

　　高功率光纖激光市場前景一片大好，大力發(fā)展高功率光纖激光技術將會是未來炙手可熱的研究方向之一。具有光束質量好、效率高、散熱性好等優(yōu)點。千瓦級的突破將促生繁榮市場的出現，前景可能遠超你的想象。

　　高功率光纖激光技術是近年來光電子技術領域，特別是激光技術領域炙手可熱的研究方向之一，已在工業(yè)制造、醫(yī)療、能源勘探、軍事國防等領域獲得了廣泛應用。從整個高功率激光行業(yè)的發(fā)展趨勢來看，光纖激光融合了光纖的波導特性和半導體的抽運特性，具有光束質量好、效率高、散熱性好、結構緊湊、柔軟性操作等突出優(yōu)點，代表了高功率、高亮度激光的發(fā)展方向。

　　圖 光纖激光器的原理及覆蓋波長

　　0到百瓦發(fā)展了近四十年

　　目前，采用不同離子摻雜的光纖作為增益介質，可以實現從1～5 μm的全波段覆蓋;采用拉曼和非線性頻率轉換技術，可以實現紫外光、可見光和紅外線的高功率、高亮度的激光輸出。實際上早在1961年，美國科學家E.Snitzer就提出在激光腔內使用稀土摻雜光纖可以得到穩(wěn)定的單模激光輸出，但是受限于光纖制作和抽運光源，未能得到快速發(fā)展。

　　20世紀70到80年代是半導體激光器和光纖拉制工藝快速發(fā)展的二十年，得益于氣相沉積的現代化工藝和能在室溫下工作的半導體抽運源，單模光纖激光器的研究工作逐步展開。但此時光纖的信號光和抽運光皆在纖芯中傳輸，將低亮度的半導體激光高效耦合到直徑幾微米的纖芯里較為困難，所以，光纖激光器在很長時間內只能產生毫瓦級的激光輸出。

　　1988年，雙包層光纖出現，使光纖激光器的輸出功率得到明顯提升。典型的雙包層光纖結構包括纖芯、內包層和外包層三部分，外包層折射率低于內包層，因此抽運光可以在內包層中傳輸。內包層的直徑和數值孔徑可遠大于纖芯，便于高效耦合抽運光。抽運光在內包層里經多次全反射后，進入摻稀土離子的纖芯被吸收，實現激光的產生或放大。包層抽運技術的出現使光纖激光器輸出功率實現了由毫瓦級到瓦量級的提升。

　　圖 雙包層光纖示意圖

　　20世紀90年代，隨著9xx nm高功率半導體激光器和雙包層光纖制造工藝的發(fā)展，光纖激光器的輸出功率得到了迅速提升。90年代末，大模場光纖的研制促進了激光功率進一步提升。使用大模場面積光纖的同時采取一定的模式控制，使激光在大芯徑的多模光纖中單模運轉，可以大大提高非線性效應的閾值。該技術在1999年順利實現了100 W單模連續(xù)激光輸出。