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高功率光纤激光器主要应用浅析

导读: 光纤激光器的发展几乎与激光器并驾齐驱。早在1961 年, 美国光学公司就开始了光纤激光器的研究工作。

  ——光纤激光器的发展几乎与激光器并驾齐驱。早在1961 年, 美国光学公司就开始了光纤激光器的研究工作。20 世纪80 年代英国南安普顿大学的S. B. Poole等人用MOCVD 法制成低损耗的掺铒光纤, 由于掺铒光纤激光器激射波长恰好位于光通信的低损耗窗口, 随着掺铒光纤放大器( EDFA) 在光通信领域中的地位不断提高, 才使光纤激光器成为研究热点。但是, 早期的光纤激光器是将泵浦光直接耦合进直径小于10 Lm 的单模光纤芯, 耦合效率低, 导致光纤激光器的输出功率较低, 一般输出功率为毫瓦量级。然而, 大多数应用领域更需要瓦级的光功率输出。由于受到光纤制作技术、泵浦光源以及光学技术的限制, 光纤激光器发展比较缓慢。直到1988 年美国宝丽来公司Snitzer 等人发明了具有内包层结构的掺Nd3+ 双包层光纤激光器, 使得掺杂光纤的吸收效率有了显著的提高, 在十几米甚至更远距离内吸收效率达到90% 以上。双包层光纤的发明为瓦级甚至更高功率单模光纤激光器的实现提供了坚实的基础。20 世纪90 年代后期, 随着半导体激光器及其掺杂光纤制作技术的日益成熟,光纤激光器的研究也取得了重大进展, 其输出功率从1994 年的500 mW提高到2002 年的2 000 W。

  高功率光纤激光器将半导体激光器泵浦技术和双包层光纤掺杂制造技术有机结合起来, 吸收两者优势, 将高功率、低亮度、廉价的多模LD 光通过泵浦双包层光纤结构, 实现高亮度、衍射受限的单模激光输出, 大大提高了耦合及转换效率, 增加了输出激光功率。它以散热性能好、转换效率高、激光阈值低、可调谐范围宽、光束质量好、免维护等显著优势,受到各国科技工作者的重视。本文简要介绍高功率光纤激光器的工作机理及应用, 并展望了其发展前景。

  高功率光纤激光器应用分析

  近年来, 随着双包层光纤中各种掺杂技术的不断完善, 高功率光纤激光器的研究取得了长足进展。光纤激光器以其卓越的性能和低廉的价格, 在光纤通信、工业加工、医疗、军事等领域取得了日益广泛的应用。表1 中比较了各种掺杂离子光纤激光器的特性及其应用领域。

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