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　　光纤激光器推动了现代社会各个领域的极速发展，其应用范围广泛，当前军事领域、工业领域、YL领域等多个行业都已经应用了光纤激光器相关研究成果，并且实现了行业的发展。光纤激光器的发展和应用，对推动社会多种产业都产生了巨大的作用。

光纤激光器的发展史

　　所谓光纤激光器就是用光纤作激光介质的激光器。

　　1964年世界上diyi代玻璃激光器就是光纤激光器。由于光纤的纤芯很细，一般的泵浦源(例如气体放电灯)很难聚焦到芯部。所以在以后的二十余年中光纤激光器没有得到很好的发展。随着半导体激光器泵浦技术的发展，以及光纤通信蓬勃发展的需要。

　　1987年英国南安普顿大学及美国贝尔实验室实验证明了掺铒光纤放大器(EDFA)的可行性。它采用半导体激光光泵掺铒单模光纤对光信号实现放大，这种EDFA已经成为光纤通信中不可缺少的重要器件。由于要将半导体激光泵浦入单模光纤的纤芯(一般直径小于10um)，要求半导体激光也必须为单模的，这使得单模EDFA难以实现高功率，报道的Zgao功率也就几百毫瓦。

　　为了提高功率，1988年左右有人提出光泵由包层进入。初期的设计是圆形的内包层，但由于圆形内包层wan美的对称性，使得泵浦吸收效率不高，直到九十年代初矩形内包层的出现，使激光转换效率提高到50%，输出功率达到5瓦。

　　1999年用四个45瓦的半导体激光器从两端泵浦，获得了110瓦的单模连续激光输出。随着高功率半导体激光器泵浦技术和双包层光纤制作工艺的发展，光纤激光器的输出功率逐步提高，采用单根光纤，已经实现了1000瓦的激光输出。

　　近期，随着光纤通信系统的广泛应用和发展，超快速光电子学、非线性光学、光传感等各种领域应用的研究已得到日益重视。其中，以光纤 作基质的光纤激光器，在降低阈值、振荡波长范围、波长可调谐性能等方面，已明显取得进步，是光通信领域的新兴技术，它可以用于现有的通信系统，使之支 持更高的传输速度，是未来高码率密集波分复用系统和未来相干光通信的基础。光纤激光器技术是研究的热点技术之一。

　　光纤激光器由于其具有理想的光束质量、超高的转换效率、完全免维护、高稳定性以及体积小等优点，对传统的激光行业产生巨大而积极的影响。

光纤激光器的现状

　　光纤激光器有着众多的应用。例如，保偏光纤激光器是光纤陀螺的重要构成部分，广泛应用于国防军事科技上;通过腔内色散补偿的方法实现的被动锁模掺铒光纤激光器，输出飞秒保偏脉冲，作为种子光源，作用于光电探测器上。美军也是充分评估了光纤激光器的优势，采纳高功率光纤激光器作为激光武器选项之一，成为其各类激光武器的主战光源。并且美军也表现出了未来在光纤激光器方面加大投入的浓厚兴趣。

　　类似于块状介质固体激光器，光纤激光器的研究正朝超快、单频、超高平均(峰值)功率、超连续等极限方向发展，另外还需要扩展新的激光波段，拓宽激光器的可调谐范围，而光纤激光器系统则还需要继续小型化、智能化。目前尤以高功率双包层光纤激光器的研究为焦点。 从高功率连续光纤激光向高平均功率、高峰值功率的脉冲光纤激光器发展是光纤激光器时下主要的研究方向。在许多应用中，由于连续工作的光纤激光能提供的靶面功率密度较低而不能满足要求，脉冲工作的光纤激光则能提供更高的功率密度，从而能满足需求。

光纤激光器的发展趋势

　　目前光纤激光器可实现800nm-2 100nm波段的激光输出，Zda功率已达到万瓦量级，应用范围也从光通信扩展到激光加工、激光打标、图像显示、生物工程、YL卫生等领域。未来光纤激光器的发展趋势将体现在两个方面：

　　1、光纤激光器本身性能的提高：

　　如何提高输出功率和转换效率，优化光束质量，缩短增益光纤长度，提高系统稳定性并使其更加小巧紧凑将是未来光纤激光器领域研究的ZD。

　　2、新型光纤激光器的研制：

　　在时域方面，具有更小占空比的超短脉冲锁模光纤激光器一直是激光领域研究的热点。高功率飞秒量级脉冲光纤激光器一直是人们长期追求的目标，该领域研究的突破不仅可以给光通信时分复用(OTDM)提供理想的光源，而且可以有效带动激光加工、激光打标及激光加密等相关产业的发展。

　　在频域方面，宽带输出并可调谐的光纤激光器将成为研究热点。近来一种采用ZEBLAN材料(Zr、Ba、La、Al、Nd)为激光介质的非线性光纤激光器引起了人们的重视，该激光器具有相当宽的带宽和低损耗，可实现波长上转换几个波段，被专家誉为下一代通信材料。如能实现大规模生产将会在激光打印和大屏幕显示领域产生几十亿美元的市场。

　　光纤激光器的研究随着光通信网络及相关领域技术的飞速发展，可以预见将继续不断向广度和深度方面推进。光纤激光器必将在未来的光通信、军事、工业加工、YL、光信息处理、激光印刷等领域中发挥更为重要的作用。

与光纤激光器发展历史|现状|趋势相关文文章：

　　光纤激光器是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器，光纤激光器经过更新换代，已经具有了很大的突破，目前的光纤激光器都提升了输出功率、调谐范围，这两种特征是光纤激光器Z显著的特点。

光纤激光器的原理及结构

　　光纤激光器采用光纤做工作介质，光纤渡导性质也会影响到光纤激光器的特性，光纤中进入泵浦光具有很多种模式，信号光电也可能会具备很多种模式，所以不同的泵浦模式会对不同的信号模式产生不同的影响，在一定程度上增加了分析光纤激光器的复杂程度，而光纤激光器也会在很大程度上受到光纤中的掺杂分布的影响，所以通常在光纤中掺杂进工作离子也就是杂质，使介质具备一定的增益特性。一般来说，工作离子都均匀分布于纤芯中，但是在光纤中的不同模式的泵浦光的分布并不是均匀的，所以为了有效提高泵浦效率，需要促进泵浦能量与离子分布的重合。

　　光纤激光器与传统的固体、气体激光器相同，都是由泵浦源、谐振腔以及增益介质三个基本要素组成。泵浦源利用的是高功率半导体激光器，谐振腔可以用耦合器构成的各种环形谐振腔，也可以用由光纤光栅等光学反馈元件构成各种直线型谐振腔，而普通非线性光纤与稀土掺杂光纤是光纤激光器的主要的增益介质。在适宜的光学系统耦合下泵浦光进入增益光纤，而吸收泵浦光后的增益光纤会形成非线性增益或者粒子数反转，从而形成自发发射光，在经过谐振腔的选模与受激放大后，自发发射光Z终会形成稳定的激光输出。

　　光纤激光器的激射状态分为三能级激射与四能级激射两种形式。它们之间的区别在于三能级系统中存在着较低能级，激光下能级为基态或者靠近基态的能级，而四能级系统中的基态能级与激光下能级之间具有一个跃迁，一般情况下为无辐射跃迁。将电子从基态提升到比激光上能级较高的一个或多个泵浦带，通过非辐射跃迁，电子通常会到达激光上能级泵浦带，并且以比较快的速度弛豫到寿命相对较长的亚稳态，积累在亚稳态上的电子数比激光下能级要多，因此产生了粒子数的反转，电子放出能量的形式是辐射光子，通过这种形式电子就能回到基态，通过光学谐振腔这种自发发射的光子会反馈到增益介质中，诱发受激发射，同时形成和诱发此过程的光子性质相同的光子，在谐振腔内，如果光子获得的增益比其在腔内的损耗还要大，激光输出就会形成。

光纤激光器的作用

　　光纤激光器的研究与应用引起了广泛的重视和兴趣，已能制备以硅和氟化铅为基质的掺杂稀土金属元素的光纤。用这些光纤制作成光源或光放大器在降低光通信系统的成本方面具有巨大的潜力。接铰和饵离子的光纤激光器已有多种波长的输出，包括900nm、1060nm和1550nm等。

　　激光输出可以通过改变稀土离子所处的玻璃基质进行改变。由掺杂稀土元素离子的氟化错光纤可以在红外区产生波长为1050nm、1350nm、1380nm和1550nm的激光输出，其中1350nm波长非常有价值，因为利用以硅为基质的光纤要想得到这个波长的输出非常困难。

　　光纤激光器的输出方式可以是连续的，也可以是脉冲的。光纤激光器的调Q和锁模以及亚纳秒脉冲业已获得。光纤激光器可以在其整个荧光谱范围内进行调节输出，Z重要的是可以获得窄带宽、单纵模的输出，因此也可用于相干通信以及其他单色性要求较高的应用场合。

光纤激光器和半导体激光器的区别

　　光纤激光器和半导体激光器的区别就是他们发射激光的介质材料不同。光纤激光器使用的增益介质是光纤，半导体激光器使用的增益介质是半导体材料，一般是砷化镓，铟镓申等(同理，固体激光器的增益介质一般是晶体或者玻璃，陶瓷等。气体的就是使用氦氖气，二氧化碳等)。

　　半导体激光器的发光机理是粒子在导带和价带之间跃迁产生光子，因为是半导体，所以使用电激励即可，是直接的电光转换。而光纤不能够直接实现电光转换，需要用光来泵浦增益介质(一般用激光二极管泵浦)，它实现的是光光转换。光纤激光器散热好，一般风冷即可。半导体激光器受温度影响非常大，当功率较大是，需要水冷。

与光纤激光器的原理|结构|作用相关文文章：

　　光纤激光器是一种以光纤放大器的结构为基础发明出来的，将掺稀土元素玻璃光纤当做增益介质的激光器。与其他激光器相比，在技术特性方面具有无可比拟的优越性，因而在各方面都得到了极其广泛的应用。

光纤激光器的种类

　　根据不同的分类依据，光纤激光器可以分成不同的种类：

　　按照光纤材料的不同种类，光纤激光器可以分为晶体光纤激光器、塑料光纤激光器、稀土类掺杂光纤激光器和非线性光学型光纤激光器;

　　按谐振腔的不同结构，光纤激光器可以分为环形腔、F-P 腔、“8”字形腔、DFB 光纤激光器以及 DBR 光纤激光器等;

　　按照光纤结构的不同，光纤激光器可以分为特种光纤激光器、光子晶体光纤激光器、单包层光纤激光器和双包层光纤激光器;

　　按照输出激光的不同特性，光纤激光器可以分为脉冲光纤激光器与连续光纤激光器;

　　按照激光输出波长数目的不同，光纤激光器可以分为多波长光纤激光器与单波长光纤激光器;

　　按照激光输出波长的可调谐特性的不同，光纤激光器可以分为可调谐多波长激光器与可调谐单波长激光器;

　　按照激光输出波长波段的不同分类，光纤激光器可以分为 L-波段(1565-1610 nm)、C-波段(1530-1565 nm)以及 S-波段(1460-1530 nm);

　　按照是否锁模，光纤激光器可以分为锁模激光器与连续光激光器;

　　按照锁模器件的不同，光纤激光器可以分为主动锁模激光器与被动锁模激光器。

双包层光纤激光器

　　双包层光纤激光器是新型光纤激光器发展的代表，其优点在于不需要将泵浦能量直接耦合到模场直径相对较小的光纤中去，而是采用低成本、大模场(多模)、高功率的半导体激光器作为泵浦源。近年来，这种激光器的研究受到了极大关注。双包层光纤激光器将多个光纤激光器的输出合并以提高功率，以满足工业和军事需要的高功率激光器。

　　双包层光纤激光器是由同心的纤芯、内包层、外包层以及保护层组成。内包层和外包层有同心的圆截面结构，双包层的直径远大于纤芯的直径。纤芯中掺入稀土元素铒、镱、铷等与单模光纤纤芯一样，具有很大的折射率，可用来传输单模信号光。内包层具有和普通光纤的纤芯相同的材料。其折射率处于纤芯和外包层之间，可用来传输多模泵浦光。外包层的折射率Z小。内包层和纤芯构成一个大的纤芯用来传输泵浦光，以折线方式反复穿过纤芯并被掺杂吸收，这样在纤芯中传播光的比例就会增加。它的光源是由多个多模激光二极管(LD)组成。

锁模光纤激光器

　　光时分复用(OTDM)和波分复用(WDM)技术相，结合是未来高速、大容量光纤通信的发展趋势，而超短脉冲的产生又成为这项技术实现的关键。通常有两种技术可用于产生短脉冲：调Q技术和锁模技术。

　　光纤激光器中采用调Q技术得到的光脉冲一般较宽，约100ns左右。而锁模技术可以得到短于100fs的光脉冲，所以目前研究得更多的是利用锁模技术来产生短脉冲。光纤激光器中采用的锁模技术常分为3种：主动锁模、被动锁模和混合锁模。

光子晶体光纤(PCF)激光器

　　PCF可以称为多孔光纤，是指在石英光纤中沿光纤轴向有规律地排列着空气孔。光纤的核心是一个破坏折射率调制周期性的空气孔构成的缺陷，也可以用石英或者掺杂的石英代替，构成PCF的纤芯。光子晶体激光器主要体现在独特的光学特性和巧妙的设计上，它主要利用光子晶体光纤的零色散点选择近红外和可见光区域这一区别于常规光纤的显著特点。目前已经研制出性能比较zhuo越的PCF光孤子脉冲激光器和PCF超连续谱激光光源。PCF光纤激光器优点体现在利用大模面积稀土掺杂PCF。已经研制出功率很高的大功率光纤激光器，单模输出能力也得到了提高。

　　因为PCF光纤中存在很多不利于光纤焊接的空气孔。所以环行结构的PCF很难实现，目前一般采用线形腔结构。它与常规的光纤结构不同，PCF不仅灵活设计纤芯的形状位置而且还可以根据需要改变空气的包层结构，提高了对泵浦光的耦合和吸收。通过减短光纤的长度来减少再吸收的影响并且增加了光纤激光器的调谐范围。

超短脉冲光纤激光器

　　超短脉冲激光器也是目前光纤激光器研究的一个热点。它主要应用的是被动锁模技术。与固体激光器相同。光纤激光器也是根据锁模原理产生短脉冲的激光输出。当光纤激光器在增益带宽内大量纵模上运转时，当每个纵模相位同步，任意相邻纵模相位差为常数时，就会实现锁模。谐振腔内循环的单个脉冲经过输出耦合器输出能量。

　　光纤激光器分为主动锁模光纤激光器和被动锁模光纤激光器。主动锁模调制能力限制了锁模脉冲的宽度，它的脉冲宽度一般是皮秒量级。被动锁模光纤激光器是利用了光纤或者其它的光学元件的非线性光学效应实现锁模的。激光器结构简单，在一定条件下不需要任何调制元件就可以实现自启动锁模工作嘲。启用被动锁模光纤激光器可以输出飞秒量级的超短脉冲。

窄线宽光纤激光器

　　窄线宽光纤激光器的实现方法一般是在光纤纤芯里写入Bragg光栅，作为激光腔镜从而完成激光的窄带输出。

　　窄线宽光纤激光器研究已经在传感和高精度光谱方面取得zhuo越的成就，它是光纤激光器研究的一个热点，该传感器在应用方面具有结构简单、体积小、抗电磁干扰能力强以及可远程控制等优点。在军事应用上具有较高的灵敏度和波分复用的多路传输性能。现在可以实现的单纵模输出带宽为2kHz以下，功率超过100mW。是相干通讯、频率锁定以及大功率激光器的优良光源，并且窄线宽光纤激光器还具有窄线宽、低噪声等优点。

多波长光纤激光器

　　多波长光纤激光器在密集波分复用(DWDM)光纤通信系统、分布式多波长光纤传感系统、光学测试、光谱学等方面有着广泛的应用前景。近年来多波长光纤激光器的研究一直是光纤激光技术领域的一个研究热点。但由于通常掺铒光纤增益在常温下的均匀展宽特性。各纵模间由于模式竞争而无法产生多纵模输出，只有将其冷却到液氮温区后铒掺杂光纤才表现出增益非均匀展宽特性实现多波长激光输出。实现常温下输出波长可调、输出波长间隔可调和输出通道数可调是多波长激光器研究的ZD。

与光纤激光器的分类相关文文章：

　　光纤激光器一直是激光范畴内备受关注与重视的焦点。光纤激光器跟气体激光器比较起来有着尤为明显的优势。主要优势有易操作、运作成本低、质量优良、重量轻便、体积精小等。

光纤激光器增益介质的表面积/体积比大

　　光纤激光器采用光纤做增益介质，具有很大的表面积/体积比，这使其具有非常好的散热性能，因此，即使非常高功率的光纤激光器，增益介质也不会受到热损害，一般无需对增益介质采取特别的散热措施，而其他种类的激光器，增益介质的散热问题是需要ZD考虑的，因此，该特点是光纤激光器所独有的。

光纤激光器具有优异的双波导限制机制

　　高功率光纤激光器采用双包层有源光纤，这种双包层光纤是一种双波导结构，高功率的多模泵浦光被限制在直径较大的内包层中传输，为采用高功率廉价的多模泵浦光提供了条件，信号激光在直径很小的具有圆对称波导结构的纤芯中产生和传输。

　　在小芯径纤芯波导的限制下，信号激光可获得理想的光束质量和极小的出光光斑直径，这是光纤激光器独具吸引力的重要特点，在高功率激光器中，目前还没有一种激光器能够超越。优异的光束质量和极小的出光光斑直径在激光应用中具有非常重要的意义，可使后续应用设备的光学系统更简单，体积更小，工作距离更长，激光聚焦光斑更小，工作效率更高，加工深度更深，加工质量更好等等。

光纤激光器具有固有的全封闭柔性光路

　　光纤激光器的光路全部由光纤和光纤元件构成，光纤和光纤元件之间采用光纤熔接技术连接，整个光路完全封闭在光纤波导中。这种天然的全封闭性光路一旦形成，无需另加隔离措施即可自成体系，实现与外界环境的隔离。由于光纤细小并具有很好的柔性，光路可盘绕和沿细小的管道穿行，因此，光纤激光器能够在比较恶劣的环境下工作，输出光可穿过狭小的缝隙或沿细小的管道进行远距离传输。

　　光纤激光器这些特点在工业应用中优势巨大，激光器不但能适应比较恶劣的工作环境，而且可使激光器远离出光点，可将激光引入到以前很难到达的地方，可非常容易移动和改变出光点，实现多加工点共用一台激光器，可使激光加工设备的设计具有更高的灵活性等等。

光纤激光器光路具有免维护特性

　　光纤激光器的光路全部由光纤和光纤元件构成，光纤和光纤元件之间采用光纤熔接技术连接，因此，光路一旦完成，即形成一个整体。实践证明，这样形成的连接结构和连接参数将长期保持稳定，如果光纤和光纤元件本身能有长期稳定性，整个光路将长期稳定，无需维护。

　　这种免维护的特性并非不可维护和维修，在需要的情况下，整个光路的维护和维修同样可以进行，因此，与气体和固体等激光器需要频繁的维护和维修相比，光纤激光器光路的免维护特性异常优异，而与半导体激光器的不可维修性相比，光纤激光器的可维护性和可维修性又表现出明显的优势。

光纤激光器寿命长

　　光纤激光器采用单条宽发光区半导体泵浦激光器作为光纤激光器的泵浦源，具备长寿命的特点，因此，制作具有几十万小时的长寿命光纤激光器在技术上已经可行。

光纤激光器的体积小重量轻

　　光纤激光器由于光路可盘绕，光路占用空间较小，在采用单条宽发光区半导体泵浦激光器做泵浦源的情况下，泵浦激光器可分散安装，具有很好的散热特性，在安装密度不高的情况下，采用风冷即可，在安装密度较高的情况下，只需少量通水即可满足散热要求，因此，光纤激光器的体积比同样输出功率的气体和固体激光器系统更小，重量更轻。

光纤激光器输出功率大

　　光纤激光器输出功率在突破100W以后，输出功率水平飞速增长，只用了三年多时间，达到的输出功率水平已经超过了YAG固体激光器和CO2气体激光器用三十多年达到的输出功率水平，目前光纤激光器的实验室水平已经超过10万瓦，3万瓦的光纤已经商品化，已经销售的光纤激光器，输出功率为17000W。可以预见，光纤激光器将成为长时间连续输出功率Zda的激光器。

光纤激光器能节水、节电、节成本

　　光纤激光器具有优异的热性能，电光效率较高，节水节电，尤其重要的是可长期免维护使用，可节约大量维护经费和时间，提高工作效率。

光纤激光器造价低

　　光纤激光器的光路全部由光纤和光纤元件构成，由于原料易得，在技术、产品和市场成熟之后，可大幅度降低成本。除光路部分外，半导体泵浦激光器是构成光纤激光器成本的主要部分，从光通信的发展历史和经验来看，随着技术的发展和市场容量的不断扩大，大幅度降低半导体泵浦激光器的成本将成为必然趋势。

与光纤激光器优点相关文文章：

　　光纤激光器在通信、军事、YL和光信息处理等领域都将有广阔的应用前景。特别是在光通信领域，随着光波分复用和光时分复用技术的发展，光纤激光器将能很好地满足通信系统对光源的更高要求。

光纤激光器在通信领域的应用

　　全光通信网络是光纤激光器在通信领域里Z为突出的应用。全光通信网络在应用层面主要表现为：掺铒光纤激光器能够供给1.30与1.55微米波段的激光，所处的位置是光通讯的两个窗口上，在双包层掺镱光纤激光器呈现出来便进一步解决了拉曼光纤放大器的泵浦源缺陷。除此之外，大功率的光纤激光器不但能够实现高速度的信息传输，让实现全光通信系统取到了重要作用。

光纤激光器在医学领域的应用

　　光纤激光器在医学领域的应用主要集中于生物医学领域。在手术刀与止血方面用光纤激光器有着非常显著的效果，并且得到了医院职员很大程度上的肯定。引进功率高的光纤激光器能够缩短手术的用时，例如光致凝结手术与组织脱落手术等。在眼科手术中，应用光纤激光器还能提高修复眼 角膜手术的成功率，也可以ZL近视、远视等。

　　由此可见，光纤激光器在医学领域中有着极其广泛的应用，并且在未来的应用发展研究工作中，光纤激光器运用于医学领域将会有更加广阔的空间。就目前而言，激光医院技术Z为先进的是美国，ZG还处于进步阶段。

光纤激光器在工业领域的应用

　　光纤激光器在工业领域有着尤为广泛的应用。在工业加工中运用大功率的光纤激光器能够提高工业加工环节的工作效率且运作费用低。因此，大功率光纤激光器是未来工业制造中一种尤为重要的加工方式。在激光打标中，因为光纤激光器有着相当高的光束质量与稳定极ng准度，所有利用激光打标系统能够解决以前二氧化碳激光以及脉冲激光打标系统效率低下的缺陷。在石油矿产中，由于需要给井下供给一定的能量，解决这一难题可以利用高功率的光纤激光器实现，主要是通过光纤解决这一难题，并且在建井和完井环节有着尤为重要的作用。

光纤激光器在军事领域的应用

　　为高功率光纤器有着亮度非常高、照射面积非常小且操作方便敏捷的优质特征，所以在军事领域中开发激光武器一直是世界各国长久以来的ZD研究工作。高功率光纤激光器能量输出上极ng准度非常之高，光功率密度所达到的级别也非常之高，可达每平方厘米一兆瓦的量级。把高功率的光纤激光器应用在攻击武器上，完全可以摧毁异常坚固的对象。

　　激光武器的研制美国表现的异常突出，例如在前几年开始，美国空军研究职员就开始致力于对光纤激光器系统创新技术的研究。由此可见，在未来军事领域中，激光武器将会呈现尤为明显的发展势态，并且为提高军事作战能力提供了充分有效的保障。

光纤激光器在传感器方面的应用

　　光纤激光器用作传感器光源，效率高，可控制、稳定性好，紧凑小巧、重量轻，维护方便和光束质量好。与现有的光纤器件容易耦合。现在超导磁悬浮技术中的温度、位置、速度检测都可以应用光纤激光器。

　　1933年德国物理学家迈斯纳发现物体冷却进人超导态时，附近磁铁(例如钕铁硼)会被推持而悬浮，是利用超导体的抗磁性。因为磁力线不能进人超导体内，所以在超导体表面形成正的磁通密度梯度，对永磁体产生排斥。排斥力随相对距离的减小而逐渐增大，它可以克服永磁体的重力，使其悬浮在超导体上方的一定高度上。当永磁体远离超导体时，在超导体中产生负的磁通密度梯度，对永磁体产生吸力，可以克服永磁体的重力，使其倒挂在超导体下方。

　　光纤激光器技术是一个正在得到高度重视和迅速发展的新型技术研究热点，所涉及的科学研究和产品应用领域十分广泛，具有巨大的潜在应用价值和广阔的市场前景。随着各种类型光纤激光器技术的逐步成熟和商业化应用，将对相关领域的发展产生巨大的推动作用，同时也将引起相关技术领域的深刻变革。

与光纤激光器应用相关文文章：

　　目前大功率激光器的应用越来越广泛，其中尤以大功率光纤激光器Z为突出，并且光纤激光器在加工领域有取代传统的YAG、CO2激光器的趋势。目前成功商用化的大功率光纤激光器功率可达千瓦甚至万瓦的数量级。

大功率光纤激光器的优势

　　与同等功率水平的传统固体激光器或气体激光器相比，大功率光纤激光器无论在光束质量、工作效率、结构体积和系统维护等方面，均占有明显的优势，具体表现在：

　　1、由于双包层光纤独特的波导结构，使得输出激光具有光斑小、亮度高、接近衍射极限的光束质量。

　　2、光纤的损伤阈值高(一般为1.5W/μm2)，易于达到高功率，转换效率高，通过选择不同的稀土掺杂光纤或不同反射特性的光纤光栅，可以得到很宽工作波长范围的光纤激光器。

　　3、由于表面积与活性介质体积比高，其散热性能好，不需要特殊制冷。百瓦量级的光纤激光器采用简单的风冷即可。

　　4、结构简单、体积小、重量轻、性能稳定、可靠性好，对灰尘、震荡、冲击、湿度等具有很高的容忍度，使用灵活方便。

　　5、造价不断降低。

大功率光纤激光器的应用

　　大功率光纤激光器凭借其一系列优点，以及可达几十千瓦的输出功率，使其应用范围逐渐从光通信领域扩展到工业加工、材料处理、生物医学、国防等越来越广泛的领域中。

　　大功率光纤激光器应用于通讯领域：

　　在通讯领域，应用Z多而且对光纤激光器推动Zda的就是全光通讯网络。掺铒光纤激光器提供的1.3μm和1.55μm波段的激光，处于光通讯的两个低损耗窗口上。双包层掺镱光纤激光器的出现，解决了拉曼光纤放大器的泵浦源问题，这种拉曼光纤放大器可以工作在光通信窗口的任意波长处，并对光信号进行在线放大，是长距离、超长距离通信实现信号放大的理想选择。大功率光纤激光器另一个发展方向是将其应用到光孤子通讯和空间通讯领域，实现远距离、无差错通信。

　　大功率光纤激光器应用于工业加工：

　　在工业加工方面，激光加工技术是利用激光与物质相互作用的特性对材料进行切割、焊接、表面处理、打孔及微加工等的一门加工技术，它是大功率光纤激光器市场前景Z广阔的应用领域。与机械加工相比，激光加工具有加工对象广、非接触加工、公害小、速度快、可自动控制等优点。

　　与传统高功率激光器相比，工作波长在1060～1200nm范围内的掺镱大功率光纤激光器，具有转换效率高、光束质量好、维护周期长、运行费用低等优点，其极高的效率和功率在材料加工方面可与传统的YAG激光器相媲美。

　　在激光打标领域，由于光纤激光器具有高的光束质量和定位精度，集成电路制造商开始用光纤激光打标系统取代效率不高的cq激光和闪光灯泵浦的Nd：YAG脉冲激光打标系统，在半导体芯片和包装上制作小铭牌，它也常用于在塑料和金属上打标;在焊接领域，激光软焊和烧结所需的功率为50-500W，金属焊接和硬焊为5-20kW，大功率光纤激光器完全能够满足要求。2008年，德国宝马汽车公司从IPG公司订购了16台千瓦级连续光纤激光器用于车门焊接生产线。

　　大功率光纤激光器应用于国防领域：

　　在国防方面，功率高、光束质量好的激光武器一直是军事领域研究的ZD，大功率光纤激光器以其亮度高、照射面积小、体积小、使用灵活方便等优点越来越受到重视。作为攻击武器，大功率光纤激光器的输出能量高度集中，光功率密度可达到MW/cm2量级，足以摧毁任何坚固的目标。它以300000km/s的速度在空气中传播，瞄准目标时不需计算提前量，且射击时没有后坐力，可随机变换射击方向，精确打击目标的要害部位。而作为防御武器，美国军方使用IPG公司生产的2000W多模光纤激光器，在阿富汗恶劣环境下成功执行了扫雷任务。

　　大功率光纤激光器应用于YL领域：

　　在YL方面，光纤激光器用作止血和手术刀已出现在许多内外科手术中，并逐渐被广大医学工作者认同。

　　大功率光纤激光器的引进，使组织脱落和光致凝结手术的时间大大缩短。在眼科手术中，连续掺铥光纤激光器能使角膜成形手术成功率更高，同时还可以ZL远视、近视等眼科疾病。在心血管手术中，利用光纤的柔韧性和光纤激光器光束质量好，可以使光纤进入人体内排除肿瘤和各种淤积物。在整形美容手术中，2μm波长光纤激光器在ZL皮肤癌和去纹身方面已取得了良好效果。

　　另外，功率超过几瓦的掺铥光纤激光器则在显微外科手术中扮演了十分重要的角色，它能为外科手术提供较大的高能辐射，同时在红外保健方面也有着应用空间。

　　大功率光纤激光器应用于石油矿产领域：

　　在石油矿产领域，大功率光纤激光器能够通过光纤向井下提供所需要的能量，在建井和完井作业中出色的发挥作用。与常规工业激光器相比，它的工作效率更高，光束质量更好，机动性更强，在使用寿命期间基本上不用维修。将其代替常规的射孔弹，能够降低或消除射孔损害并显著提高产量和总体经济回报。

　　2003年开始，美国天然气技术研究所(GTI)应用5.34kW大功率光纤激光器进行了井下射孔应用研究。试验表明，对光束质量进行更好的控制，则激光器能够破碎任何岩石，而大功率光纤激光器将在此领域体现出其应用优势。

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　　光纤激光器是以掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器。掺铥光纤为增益介质的掺铥光纤激光器以其在2μm波段的重要地位，已在YL、激光遥感、激光测距、光谱分析、空间光通信和军事等方面凸显优势。

掺铥光纤激光器的原理

　　激光产生的基本条件可归纳为：形成粒子数反转、提供光反馈、满足激光振荡的阈值条件。因而激光器通常由激光工作介质(增益介质)、泵浦源、光学谐振腔组成。掺铥光纤激光器虽然与其他类型的激光器在形态、材料以及内部构造等方面大相径庭，但其基本工作原理相同，都是由泵浦源、增益介质和谐振腔三部分构成。

　　掺铥光纤激光器一般选用大功率的LD二极管阵列作为泵浦源。光纤激光器的增益介质为掺杂光纤，掺杂光纤放置在两个反射率经过选择和设计的腔镜之间，泵浦光从光纤激光器的前腔镜耦合进入掺杂光纤。这里的谐振腔由两个二色镜构成，可以直接在光纤端面上镀膜，另外也可以采用光纤光栅或者定向耦合器的方式构成谐振腔。为了充分利用泵浦光，获得高功率的激光输出，要求前腔镜对泵浦光高透低反，而对信号光高反，后腔镜对泵浦光高反，而对信号光部分透过，但实际上，由于后腔镜很难同时满足对激光和泵浦光的透射和反射要求，不可避免的会有少量泵浦光从后腔镜输出。

　　泵浦光通过掺杂光纤时，就会被光纤纤芯中的稀土离子所吸收，吸收了光子能量的稀土离子就会跃迁到激光上能级，在形成激光的上下两个能级之间形成粒子数反转。反转后的粒子数又以自发辐射或者受激辐射等形式跃迁到激光下能级，并且释放光子，当加入反馈回路(构成谐振腔)便会形成激光振荡，并输出激光。

掺铥光纤激光器的特点

　　掺铥光纤激光器作为第三代激光技术的代表，比起目前其他类型的激光器，无论在效率、体积、冷却和光束质量等方面均具有无可比拟的优势。主要表现在：

　　1、结构简单，体积小巧，使用灵活方便。掺铥光纤激光器的泵浦源采用体积小巧易于模块化的高功率半导体激光器，并利用光纤本身作为增益介质，由于光纤柔软，几乎可以弯曲成任意形状。

　　2、输出光束质量好。掺铥光纤激光器光束质量是由纤芯的波导结构(纤芯直径d和数值孔径NA)决定，不会因热变形而变化，易于实现高光束质量的激光输出。

　　3、易于实现GX率和高功率。就双包层光纤激光器而言，由于双包层光纤内包层的横截面尺寸和数值孔径(NA)都比较大，高功率多模泵浦光很容易GX地耦合进入内包层，通过选择合理的内包层形状和参数，可以使大量泵浦光被纤芯吸收，进而实现GX率、高功率的激光输出。

　　4、散热性能好。掺铥光纤激光器采用掺铥光纤本身作为增益介质，掺铥光纤表面积/体积比很大，因而散热性能好。

掺铥光纤激光器的应用

　　掺铥光纤激光器作为光纤激光器的一种，不仅继承了光纤激光器上述优点，而且铥离子丰富的能级结构和光谱特性决定了掺铥光纤激光器在2μm波段光纤激光器研究领域的重要地位。

　　由于水分子在2μm波段的激光附近有很强的中红外吸收峰，因此，利用该波段的激光器进行手术时，激光照射部位血液会迅速凝固，手术创面小，止血性好，加上该波段激光对人眼是安全的，所以2μm掺铥光纤激光器在YL和生物学研究方面具有广泛的应用前景。

　　掺铥光纤激光器集CO2激光器现有特性、Nd：YAG激光器的止血效果、以及Ho：YAG激光器损失组织小的特性于一身，在YL上的主要应用有：在眼科手术中，高功率掺铥光纤激光器能使角膜成形手术成功率很高，同时还可以ZL近视、远视等眼科疾病;在整形美容手术中，高功率2μm激光在ZL皮肤癌和去纹身方面已取得了良好效果;在心血管手术中，利用光纤的柔韧性和光纤激光器光束质量好的特点，可以使光纤很方便地进入人体内排除肿瘤和各种淤积物。

　　另外2μm激光正好处于大气光传输的低损耗窗口，因此掺铥光纤激光器在遥感和光通信方面也有着很好的应用前景，是激光测距机、相干多普勒测风雷达、激光雷达系统等的理想光源。

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