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高功率中红外波段光纤激光器最新进展及未来趋势

2013-05-23 10:06
科技潮人
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  5. 将来的发展方向

  在过去的二十年间,二极管泵浦的光纤激光器在2μm波段能够得到的最大输出功率增长了三个数量级。然而,数千瓦级功率输出是否具有长期的稳定性,仍然是个疑问。由于在0.79μm波段(图3所示)泵浦激发态吸收作用,掺Tm3+离子光纤激光器的1G4能级产生的蓝色荧光,会导致光暗化,并且会产生相当于吸收泵浦能量 30%~40%的热量。采用激发单掺Ho3+离子光纤激光器、掺Tm3+离子多横模光纤输出,最有希望克服这个问题。在1.53~1.56μm波段间二极管激光器,低浓度Tm3+离子光纤泵浦输出的效率提高,这对波长从近红外转移到2μm波段的,并且利用近红外光谱区域有巨大的帮助。

  低浓度稀土离子掺杂光纤激光器的发展为进一步提高2μm波段高功率激光有促进作用,也可以用在氟化物光纤激光器。减少稀土离子的浓度将有助于减小吸收系数,和热负载。利用光纤几何学来恰当的设计激活纤芯和泵浦纤芯的面积比能够有效的消除热量,也因此能够降低纤芯温度和提高测量功率值。

  实现光纤激光器产生3μm波段的激光也是有意义的挑战。基质材料的诸多问题阻碍着这项技术的发展。通过把量子缺陷问题和中红外波段级联掺Ho3+离子光纤激光器(二极管泵浦)联系起来,研究长波长泵浦问题。由于拉曼光纤激光器中氧属化物的拉曼增益系数较大,也大大推广商用低损耗硫属化物光纤的实用性。中红外光纤激光器将慢慢发展进入到光子学领域,已经得到众多成功的证明,但是也面临重要的挑战。

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