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中科院高功率光纤激光器项目浙江寻投资资金

  三、高功率光纤激光器应用分析

  高功率光纤激光器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。接下来OFweek激光网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。

  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。

  光纤激光器的应用主要体现在以下几个方面:

  1、通信领域

  光通信正不断向全光网络发展, 应用最多而且对光纤激光器推动最大的就是全光通信网络。光纤激光器提供的1. 30 Lm 和1. 55 Lm 波段的激光, 它们处于光通信的两个低损耗窗口, 并且1. 55 Lm 的光纤激光器可以用半导体激光器作为泵浦源。在通信市场, 双包层Er/ Yb 共掺高功率光纤激光器已成为光通信领域的一个研究热点, 在这个系统中, 通常是以Yb 离子作为泵浦光的吸收体, 将能量通过谐振吸收传递给邻近的Er 离子, 提供1. 55 Lm 波长的增益, 输出符合光通信低损耗窗口的激光。同时, 另一个研究热点是高功率掺Yb 光纤激光器经频移后输出1. 24 Lm 和1. 48 Lm 激光作为PDFA 和EDFA的有效泵源, 使更长距离、低损耗传输光信号成为可能。

  同时, 由于掺铒光纤放大器(EDFA) 仅能在Er荧光线宽范围内得到增益, 且噪声较大, 光纤喇曼放大器作为目前可实现工作在光纤低损耗窗口1. 2~1. 6 Lm 波段最理想的光放大器, 备受关注, 但它走向实用的关键是需要高功率、波长适合的抽运光源。利用8 W左右高功率双包层光纤激光抽运的级联喇曼激光器, 可以在1. 2~ 1. 5 Lm 关键波长范围内实现1 W左右的激光输出, 这是光通信波段喇曼放大器所迫切需要的。高功率光纤激光器的另一个发展方向是将其应用到光孤子通信和空间光通信领域, 实现远距离、无差错通信。

  2、工业领域

  光纤激光器在工业加工方面具有巨大的潜在市场。例如在图形绘制工业中, 高功率光纤激光器可用于热内鼓直向平板图像系统, 其要求高功率和受限衍射束质量。在微机械领域, 这种技术可以用在焊口切槽、打弯、准直、解压、焊接及热处理等方面,尤其是应用在磁、光学储存、半导体及电子工业中。光纤激光器也被快速的应用于打标, 特别是半导体工业中的塑料打标及陶瓷封装领域。

  高功率光纤激光器在光刻艺术领域内也拥有极好的性能和可靠性, 减少了现有制造工艺中磨损部件和消耗品, 需要的操作人员相对较少, 这样节省了原材料和劳动力。与最初用于光刻的激光二极管泵浦的固体激光器相比, 它有着更高的光束质量、功率稳定性以及耐用性。

  在印刷工业中, 利用高功率光纤激光器极高的热稳定性和转换效率进行扫描与调制, 可以在一块干衬底表面上形成图片, 坐标单位仅为10 Lm。高功率光纤激光器还可在几分内对标准尺寸图片曝光。目前, 国外许多印刷厂家已采用双包层光纤激光器来校样和制模。另外, 光纤激光器还应用在激光焊接方面, 德国的科学家使用光纤激光器焊接了不锈钢薄片, 焊点直径小于70 Lm, 焊缝宽度小于10Lm, 并期望该装置用于微机械方面。

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