3 光纖激光器特點(diǎn)及應(yīng)用
　　光纖激光器以光纖作為波導(dǎo)介質(zhì)，耦合效率高，易形成高功率密度，散熱效果好，無需龐大的制冷系統(tǒng)，具有高轉(zhuǎn)換效率，低閾值，光束質(zhì)量好和窄線寬等優(yōu)點(diǎn)。光纖激光器通過摻雜不同的稀土離子可實(shí)現(xiàn)380nm－3900nm波段范圍的激光輸出，通過光纖光柵諧振腔的調(diào)節(jié)可實(shí)現(xiàn)波長選擇且可調(diào)諧。美國IPG公司已于2004年8月在德國建成10KW摻Y(jié)b雙包層光纖激光器，該激光器輸出光束質(zhì)量為11.5mm.mrad，輸出功率1KW～10KW連續(xù)可調(diào)，最大功率密度30MW/cm2,輸出尾纖直徑200μm，這是迄今為止已報(bào)道的最高光纖激光器功率輸出。而英國，俄羅斯，日本，德國等國也在光纖激光器領(lǐng)域取得許多重要成果。其中英國南安普頓大學(xué)研制的1KW單模光纖激光器保持著單模光纖激光器最高輸出的紀(jì)錄。
　　與傳統(tǒng)的固體激光器相比，光纖激光器體積小，壽命長，易于系統(tǒng)集成，在高溫高壓，高震動(dòng)，高沖擊的惡劣環(huán)境中皆可正常運(yùn)轉(zhuǎn)，其輸出光譜具有更高的可調(diào)諧性和選擇性。 表是大功率光纖激光器與傳統(tǒng)固體激光器的性能參數(shù)比較。
  CO2激光器   Lp-ND-YAG激光器   DP-YAG激光器   摻Y(jié)b3+雙包層光纖激光器
波長/μm   1.06   1.06   1.06   1－1.2
電光效率/%  5－10   1－3   5－10   12－20
功率/KW   1－20   0.5－5   0.5－10   0－10
光束參數(shù)/ mm.mrad   >100   50－80   25－50   1－20
石英光纖傳輸   否   能   能   能
維修周期/Khr   1－2   <1   3－5   40－50
　　可看出，高功率光纖激光器的各項(xiàng)性能指標(biāo)遠(yuǎn)優(yōu)于固體激光器，因此光纖激光器被一致認(rèn)為是有可能全面替代固體激光器的新一代產(chǎn)品。
　　由于其波段涵蓋了1.3μm和1.5μm兩個(gè)主要通信窗口，因此光纖激光器在光通信領(lǐng)域擁有不可替代的地位，大功率雙包層光纖激光器的研制成功使其在激光加工領(lǐng)域的市場需求也呈迅速擴(kuò)展的趨勢。光纖激光器在激光加工領(lǐng)域的范圍和所需性能具體如下：軟焊和燒結(jié)：50－500W；聚合物和復(fù)合材料切割：200W－1kW；去激活：300W－1kW；快速印刷和打�。�20W－1kW；金屬淬火和涂敷：2－20kW；玻璃和硅切割：500 W－2kW。此外，隨著紫外光纖光柵寫入和包層泵浦技術(shù)的發(fā)展，輸出波段在紫光、藍(lán)光、綠光、紅光及近紅外光的波長上轉(zhuǎn)換光纖激光器已可以作為實(shí)用的全固化光源而廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)存儲，彩色顯示，醫(yī)學(xué)熒光診斷。遠(yuǎn)紅外波長輸出的光纖激光器由于其結(jié)構(gòu)靈巧緊湊，能量和波長可調(diào)諧等優(yōu)點(diǎn)，也在激光醫(yī)療和生物工程等領(lǐng)域得到應(yīng)用。
4.前景與展望
　　目前，光纖激光器可實(shí)現(xiàn)800nm－2100nm波段的激光輸出，最大功率已達(dá)到萬瓦量級，應(yīng)用也從光通信擴(kuò)展到激光加工、激光打標(biāo)、圖像顯示、生物工程、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域。未來光纖激光器的發(fā)展趨勢將體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）光纖激光器本身性能的提高：如何提高輸出功率和轉(zhuǎn)換效率，優(yōu)化光束質(zhì)量，縮短增益光纖長度，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性并使其更加小巧緊湊將是未來光纖激光器領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。（2）新型光纖激光器的研制：在時(shí)域方面，具有更小占空比的超短脈沖鎖模光纖激光器一直是激光領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，高功率飛秒量級脈沖光纖激光器一直是人們長期追求的目標(biāo)，該領(lǐng)域研究的突破不僅可以給光通信時(shí)分復(fù)用（OTDM）提供理想的光源，而且可以有效帶動(dòng)激光加工、激光打標(biāo)及激光加密等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在頻域方面，寬帶輸出并可調(diào)諧的光纖激光器將成為研究熱點(diǎn)，近來，一種采用ZEBLAN材料（Zr、Ba、La、Al、Nd）為激光介質(zhì)的非線性光纖激光器引起了人們的重視，該激光器具有相當(dāng)寬的帶寬和低損耗，可實(shí)現(xiàn)波長上轉(zhuǎn)換幾個(gè)波段，被專家譽(yù)為下一代通信材料，如能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)將會在激光打印和大屏幕顯示領(lǐng)域產(chǎn)生幾十億美元的市場�？梢灶A(yù)見，隨著相關(guān)技術(shù)的完善，光纖激光器將向更廣闊的領(lǐng)域發(fā)展，并有可能成為替代固體激光器和半導(dǎo)體激光器的新一代光源，形成一個(gè)新興的產(chǎn)業(yè)。