摘要:本文介紹了大功率全光纖結構光纖激光器的結構、特點和優勢,論述了全光纖激光器研制的關鍵技術,給出了研究結果,討論了光纖激光器產業化發展的方向,并對我國光纖激光器產業化發展進行了展望。
關鍵詞:全光纖激光器,包層泵浦耦合,光纖光柵,長壽命,大功率,產業化
1引言
新世紀開始后,大功率光纖激光器的飛速發展令人振奮,不但譜寫了激光技術發展的新篇章,為激光產業的發展注入了新的活力,而且將開辟激光應用的新時代。
在世界范圍內,光纖激光器的技術方案已經表現出全光纖結構的明顯趨向,這種光路全部由光纖和光纖元件構成的全光纖激光器,從激光的產生到激光的傳輸,全部在柔軟的光纖中進行,從而表現出了眾多顯著的優越性。
北京光電技術研究所研制的30W單模連續全光纖激光器代表了我國目前全光纖激光器的最好水平,該全光纖激光器的研制成功,標志著我國光纖激光器產業化技術的一次重大突破。
全光纖激光器是光纖激光器實用化和產業化的最佳途徑,也是目前唯一進入商業化和產業化的技術方案。發展全光纖激光器涉及雙包層光纖、包層泵浦耦合、光纖光柵、大功率多模泵浦半導體激光器和光纖激光器整機5大關鍵技術,這5大關鍵技術中有4大關鍵技術與光纖技術密切相關。
2全光纖激光器的結構、特點和優勢
2.1全光纖激光器的典型光路結構和光纖功率合成技術
圖1A是一種典型的單端泵浦連續單模大功率全光纖激光器的光路示意圖。單端泵浦結構簡單,但有源區增益呈指數衰減,分布極不均勻,適合功率不是非常高的情況。
圖1B為典型的雙向泵浦連續單模大功率全光纖激光器的示意圖。雙向泵浦結構相對復雜,但有源區增益分布均勻性得到改善,可實現更高功率輸出。
目前全光纖激光器單模連續輸出功率已經達到2000W。
圖2為采用光纖功率合成技術制作多模光纖激光器的光路示意圖,采用這種技術,可將多個單模連續光纖激光器的輸出功率合成起來,獲得數萬瓦或更高的光功率輸出并且光束質量良好。
人們正在發展的相干合成技術,有望采用這種方式實現光纖激光器的相干合成,實現光纖激光器萬瓦量級的單模連續輸出。
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