光纤激光器是当前工业激光界的热门话题。由于其集高可靠性、高效率、低成本和高光束质量等优点于一身,因此光纤激光器有望引领激光产业的一场变革。由电信行业的迅猛发展而带动的高亮度激光二极管和光纤技术的发展,潜在地推动了光纤激光器的进步。尽管我们目前还没有看到由光纤激光器所引发的变革,但是激光二极管和光纤正在经历一场变革,而光纤激光器恰恰是这场变革中最引人注目的亮点。 BLsdx}
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用作泵浦源的激光二极管有两种类型:阵列发射型和单发射型。通常阵列发射激光二极管棒长为1cm,含有50个100祄的激光条,每个激光条向自由空间的输出功率约为1W。采用阵列发射激光二极管,输出功率密度高达50W/cm,这同时也对散热问题提出了挑战。但对泵浦晶体来说,阵列发射激光二极管输出光束的空间分布比较理想,并且价格适中。为了实现高亮度,可以通过光纤将一个或者多个激光棒输出的激光进行耦合,但需要复杂的自由空间光学技术,并且成本较高,因此只能在小范围内适用。工业激光棒的额定使用寿命通常为10,000~20,000小时。 q!ulE{ ^
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相比之下,单发射器激光二极管从一个100祄的激光条输出激光,直接耦合进入一个独立的封装,输出功率高达10W。对于平均使用寿命大于10万小时的激光二极管,专用封装则只是出于经济上的考虑,要获得更高的功率密度,只能采用功率更高的半导体激光二极管。将光纤耦合的高亮度性和可靠性在900~980nm波段有机地结合起来,加上适中的价格,这些将为二极管泵浦光纤激光器提供一个理想的平台,而且这一波段早在上个世纪九十年代初就在电信领域实现了商用。 |>jqH @\P
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固体激光器传统上采用掺杂、棒状晶体作为增益介质。最近的技术进步已经将激光棒的纵向尺寸发展到了一个极致。盘形激光器通常采用超短激光棒,其目的是减小热透镜效应从而获得高质量的光束输出。相比之下,光纤激光器却可以通过在单模波导中无限制地延伸纵向尺寸从而实现质量更高的光束输出。但是相比于已经实现商用的常用激光棒,高性能的超短激光棒和光纤的获得则较为困难。 L<{OBuR
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因为高亮度激光二极管和光纤不同于传统的激光工业部件,因此传统的工业激光界不仅认为光纤激光器是一个挑战,同时也是一个威胁。相比之下,电信设备供应商对两种技术的态度则较为温和。说到底,光纤激光器和掺铒光纤放大器(EDFA)结构类似,只不过多了反射镜而已。每年都有数以千计的EDFA部署在电信网络中,并且以极低的故障率运行,其预期的连续运行时间长达12年,并且随着需求的增加和技术的进步,EDFA的价格正在稳步下降。致力于激光器光纤化的公司也希望新型的工业激光器产生同样的效果。 `[g#Mxw
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