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全光纤激光器五大关键技术

导读: 新世纪开始后,大功率光纤激光器的飞速发展令人振奋,不但谱写了激光技术发展的新篇章,为激光产业的发展注入了新的活力,而且将开辟激光应用的新时代。

  新世纪开始后,大功率光纤激光器的飞速发展令人振奋,不但谱写了激光技术发展的新篇章,为激光产业的发展注入了新的活力,而且将开辟激光应用的新时代。

  在世界范围内,光纤激光器的技术方案已经表现出全光纤结构的明显趋向,这种光路全部由光纤和光纤元件构成的全光纤激光器,从激光的产生到激光的传输,全部在柔软的光纤中进行,从而表现出了众多显著的优越性。

  全光纤激光器是光纤激光器实用化和产业化的最佳途径,也是目前唯一进入商业化和产业化的技术方案。发展全光纤激光器涉及双包层光纤、包层泵浦耦合、光纤光栅、大功率多模泵浦半导体激光器和光纤激光器整机5大关键技术。

  1 特种光纤技术

  全光纤激光器需要使用双包层有源光纤、双包层光敏光纤、能量传输光纤等多种特种光纤,随着输出功率的不断提高,对特种光纤的技术要求也越来越高,因此,特种光纤的发展将在光纤激光器的发展中扮演重要角色。以光子晶体光纤为代表的新一代特种光纤会在光纤激光器的发展中逐步得到应用。特种光纤的发展,将使有源光纤的增益更高、承受的功率密度更大、对泵浦光的吸收更有效;将使光栅的制作更容易、光栅的稳定性更好、使光栅在光纤激光器中的用途更广泛;将使能量传输光纤能够传输更高的功率,能够将高功率激光传送更远的距离,能够传输的波长范围不断拓展;将使泵浦耦合更加容易实现,能承受的泵浦功率更高,损耗更小等等。

  2 包层泵浦耦合技术

  全光纤激光器的包层泵浦耦合技术对决定光纤激光器性能和水平具有不可估量的作用。用于大功率全光纤激光器的光纤泵浦耦合器件和光纤功率合成器件,均在很高的功率条件下使用,其耦合效率必须很高,损耗必须很小,承受的功率必须很大,并且,输入光的路数还需要尽可能的多。在如此众多的极限条件要求下,制作优质的泵浦耦合器件和功率合成器件具有很高的难度,不过,实现的方式方法也多种多样,这是一项富有挑战性的技术。从大功率全光纤激光器的发展趋势来看,还要求泵浦耦合器件在将泵浦光耦合到内包层的同时,尽量不影响和损害双包层光纤的纤芯,因为只有这样才能在不影响信号激光的产生和传输的情况下实现级联泵浦,实现超大功率的输出。本文认为,发展对纤芯影响最小的泵浦耦合技术是泵浦耦合器件的发展方向。对于光纤功率合成器件,所追求的目标就是不断提高合成的光功率。

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