2013年5月光纤激光器的最新动态汇总

2013-06-03 09:17

　　——光纤激光器在经历了工业应用的检验后，逐渐成为各大厂家开发的重点。在5月德国举行的慕尼黑光博会上，各大激光公司都展出了其最新的光纤激光器产品，在可预见的未来几年，光纤激光器仍将保持着快速发展的势头。

　　1、光纤激光器的最新进展及未来发展

　　光纤作为工作介质拥有很长的作用长度，有利于二极管泵浦，也使得光子转换效率很高，为紧凑、坚固的设计提供了条件。当光纤器件都熔接到一起，就不会有分立的器件需要调节。

　　有一些特殊结构的光纤激光器。光纤激光器可以实现单通道放大，其可以同时放大不同波长光广泛应用于通信领域。光纤放大也用于MOPA结构，目的是产生更高功率的激光输出。另一个例子是光纤放大自发辐射光源。还有一个例子是拉曼光纤激光器，一些新的研究正使用氟化物玻璃光纤代替传统的石英光纤。

　　然而，通常使用石英玻璃来制作光纤。主要的掺杂元素有镱(Yb)和铒(Er)。Yb中心波长在1030～1080nm间，能获得宽波段的激光输出。Yb没有像Nd一样在很高的密度下产生自猝灭效应，即使它们能产生相似波段的激光，Nd被用于传统激光器Yb却被用于光纤激光器。

　　掺铒光纤激光器工作波长为1530～1620nm，属于人眼安全波段。可以倍频产生780nm的激光，这是不能以其他方式获得的波段。而且Yb可以与Er一同掺杂，这样Yb吸收泵浦光并传输能量到Er。铥是另外一种掺杂元素能够产生近红外波段(1750～2100nm)的激光，也是一种人眼安全材料。

　　高效率

　　光纤激光是准三能级系统。光子受激跃迁从基态到较高能级，然后光子再跃迁到亚稳态能级，产生激光。这个过程十分高效：如使用940nm泵源泵浦掺Yb光纤，产生1030nm激光的量子数亏损(损耗能量)仅有9%，如表1所示，而用808nm泵源泵浦Nd离子，量子数亏损约为24%。Er能在1480或980nm波段被泵浦，后者不是那么高效，但更为实用。

　　总的来说激光效率由两个因素决定。第一是泵源的效率。半导体激光器的电－光转换效率在50%左右，在实验室可达到70%或更高。当泵浦光和激光的吸收峰匹配良好，那么得到的就是泵浦效率。第二是光－光转换效率。在小光子缺陷、高激发、高提取效率的情况下，可获得光－光转换效率60%～70%，此时电－光效率25%～35%。

　　连续光纤激光器可以是单模也可以是多模的。单模产生的高质量光束能够应用在材料领域或大气传输，多模工业激光则具有高功率。如果应用并不需要产生很高的功率密度，那么多模的总功率较高将成为优势，例如对于切割和焊接的热处理。

　　长脉冲激光被称为准连续激光器，产生ms量级的脉冲，占空比为10%。这使得脉冲光具有比连续光高十倍以上的峰值功率，对于钻孔等应用来说非常有利。根据脉宽可将重复频率调制达500Hz。

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