关于光纤激光器的研究综述

前言

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，作为第三代激光技术的代表，具有其他激光器无可比拟的技术优越性。由于其具有绝对理想的光束质量、超高的转换效率、成本低、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。这导致了光纤激光器在近年来成为激光中的热门领域。

本文查找了以“锁模技术”“光纤激光器”“非线性偏振旋转”“超短脉冲”为主要关键字的有关的28篇文献，这些论文主要集中在激光，量子，光子等领域。锁模光纤激光器因其紧凑小巧，成本低和光束质量好等优点，近年来获得快速发展，

从发表论文的统计分析上来看，近三年年发表的文章数量占文章总数的大部分，并呈逐年增加趋势，由此可见近几年学者对光纤激光器的研究呈明显上升趋势。而在这其中大部分文章都涉及锁模光纤激光器与掺杂光纤激光器，尤其是

++光纤激光器。它们在实用方面的优点对传统的被动锁模光纤激光器，掺33

Yb Er

激光行业产生巨大而积极的影响，这导致了光纤激光器在近年来成为激光中的热门领域。

正文

1 锁模光纤激光器

锁模光纤激光器因其紧凑小巧、成本低和光束质量好等优点，近年来获得快速的发展。根据其锁模的原理，锁模光纤激光器可分为三类：主动锁模光纤激光器、被动锁模光纤激光器，主被动混合锁模光纤激光器。

主动锁模光纤激光器又可分为调制型锁模和注入型锁模两类。调制型主动锁模光纤激光器通常利用LiNbO3晶体作为调制器实现锁模，既可以进行振幅调制也可以进行相位调制，而注入型锁模光纤激光器主要有两种形式：一是利用行波半导体光放大器的非线性增益调制特性实现主动锁模；二是利用光纤的价差相位调制效应进行主动锁模。但主动锁模光纤激光器想走向实用化，稳定性问题是必须要解决的。

被动锁模光纤激光器通常利用半导体的可饱和吸收效应或光纤中的非线性效应作为锁模机制，它一般不需要外接施加的调制信号。半导体可饱和吸收锁模激光器的优点是容易实现激光器的自启动，而且脉冲的重复频率较稳定，脉宽小，但因为其不是全光纤的结构，故在实际应用中响应速度交大。基于光纤非线性的锁模激光器可实现全光纤的结构，克服了半导体可饱和吸收体被动锁模的缺点，响应时间小。

主被动混合锁模光纤激光器是以上两种的有机结合，因为主动锁模光纤激光器的弛豫震荡和超模噪声劣化了输出脉冲的质量，而被动锁模光纤激光器输出脉冲重复率受光纤长度的限制不可能提高，而且不容易调整和控制，所以利用主被动混合的技术，可以优化这些不足，获得最好的效果。这类激光器具有体积小、

超快光谱、材料加工、非线性光学、医学成像和外科医疗等领域有十分广泛的应用前景。

2 掺杂光纤激光器

掺杂光纤激光器的增益介质主要是掺稀土光纤，激光产生机制是受激辐射。按照所掺稀土元素不同，可分为掺3Yb +光纤激光器，掺3Er +光纤激光器以及 33/Yb Er ++共掺光纤激光器等。不同的掺杂光纤的发射波长不同，掺3Er +光纤激光器以其激射波长在光纤通信窗口1.55m μ波段，与光纤通信系统完全兼容等优点而受到广泛的研究，被认为是将来长距离，大容量的超高束光纤通信及孤子通信系统的理想光源。3Yb +具有相当宽的吸收带（8001064nm -）以及相当宽的激发带（9701200nm -），因此，泵浦源的选择非常广泛且泵浦源和激光都没有受激态吸收。双包层掺3Yb +光纤激光器可以实现非常高的输出功率，单模输出最大可达200W ，是激光加工的理想光源。掺3Tm +光纤激光器的激射波长为1.4m μ波段，也是重要的光纤通信光源。其他的掺杂光纤激光器，如在2.1m μ波长工作的掺3Ho +光纤激光器，由于水分子在2.1m μ附近有很强的中红外吸收峰，对邻近组织的热伤害小，止血性号，且该波段对人眼是安全的，在医疗和生物研究上有广阔应用前景。

3 光纤光纤激光器的主要技术问题

一如何提高光纤光栅性能，新型光纤光栅调谐探索

全光纤调谐激光器波长的选择由光纤光栅完成。显然，全光纤调谐激光器的完善和发展在很大程度上将依赖于光纤光栅技术的发展，如光纤光栅工作波长的选取，波长的稳定性，峰值波长的带宽和反射率，使用寿命和费效比等都是迫切需要解决的主要问题。

二光纤光纤激光器的噪声问题

无论是光源驱动电路引入的电噪声，还是光器件带来的噪声，都将是影响其使用性能，制约其发展的一大因素。因此，光纤激光器驱动电路的设计要求具有结构紧凑，噪声小，抗干扰能力强等特点。同时，制作性能优异的无光源器件也是光纤激光器发展的关键。

三如何增大全光纤调谐激光器的调谐范围

许多科学技术研究和实际应用领域都需要更宽调制范围的全光纤调谐激光器如何最大限度的利用掺3Er +光纤的增益带宽，增大激光器的可调谐范围尚待进一步完善和提高。

四如何提高全光纤调谐激光器稳定性

可调谐激光器无论是驻波型还是行波型，激光震荡的模式和自脉动等现象都严重影响激光输出的稳定性（包括波长稳定性和功率稳定性），这涉及激活介质

的特性和模式竞争等问题，未来研究工作应该搞清楚全光纤调谐激光器输出稳定性的物理机制，并寻求相应的技术措施。

4 光纤激光器的发展前景

光有源器件是光通信系统中将电信号转化为光信号或将光信号转化为电信号的关键器件，是光传输系统的心脏。而光纤激光器在光学模式，使用寿命等方面的优点使其成为新一代固体激光器的代表，有广阔的前景。

根据收集的文献，我们了解到了未来光纤激光器的主要发展方向：

一全方位拓宽光纤激光器的应用领域，研制全光纤激光器实现与光纤通信系统高效率连接。

二扩展新的激光波段，拓宽激光器的可调谐范围，压窄激光谱宽。

三高功率，高亮度多模半导体激光器的改进和包层泵浦光纤技术的发展使得高功率激光器前景良好，是目前国际上激光技术研究的热点之一。进一步提高光纤激光器的性能和输出功率，是高功率光纤激光器发展的主要研究内容。

四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。从应用目标出发时，连续工作的光纤激光器能提供的靶面功率密度较低，脉冲工作的光纤激光器应用将更加广泛。

五进行整机小型化，实用化和智能化的研究，全面提高全光纤调谐激光器的性能，尽快达到实用化和商业化。目前，全光纤调谐激光器的研究大部分尚处于实验室阶段，极少有商品提供。今后应努力提高激光器的泵浦效率和输出功率，增加光输出的稳定性，延长寿命，优化设计，降低成本，使之达到实用化水平，尽快形成产业。

六从常规的光纤激光器组束技术向相干组束技术发展。将多个高功率光纤激光器的输出按常规方式组束，虽然可以提升总的输出功率，但光束质量变差，亮度提高有限。相干组束技术则可以在提升总功率的同时，保持光纤激光器良好的光束质量，这将是高功率光纤激光器的很有前途的发展方向。

七光纤激光器的工业应用从低功率的打标，雕刻（百瓦级）向更高功率的金属和陶瓷的切割，焊接等方面发展（千瓦到万瓦级）。在汽车和造船等行业中，结构紧凑，使用方便的高功率光纤激光器具有巨大的市场潜力，但要成功取代常规工业激光器还要依赖于它能够获得优良的光束质量。

八超短脉冲光纤激光器。

小结

随着光通信网络及相关领域技术的飞速发展，光纤激光器技术正在不断向广度和深度方面推进。科学技术的进步，特别是以光纤光栅，滤波器，光纤技术，光子晶体光纤等为基础的新型光器件的陆续面世，将为光纤激光器的设计提供新的对策和思路。包层泵浦光纤激光器和单波长，多波长RFL的面世，无疑体现出光纤激光器的巨大潜力。目前光纤激光器的开发研制转向多功能化，实用化方向发展，逐渐开发出能根据客户需要而输出特定波长的Raman光纤激光器，针对WDM系统而开发的基于超连续谱的多波长光纤激光器，能改变波长间隔的多波长激光器和高亮度，高功率的大功率激光器。可以预见，光纤激光器必将在未来各个领域中发挥重要作用。

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光纤激光器文献综述

科技文献检索与应用 ——激光技术在生物医学上的应用激光自从问世以来,已被广泛应用于生活中，尤其是在生物医学上面。它也给我们人类带来了更大的方面和利益，使更多的不可能成为了可能。下面我将从我搜索到的五篇科技文献中举例说明激光在医学上的重大作用。第一，激光热疗。以激光进行高温治疗的激光热疗法，已成为肿瘤热疗的一种新的有效手段。用于热疗的激光主要使用可见光及近红外激光，但由于该波段激光对组织的穿透有限，因此，激光热疗法具有一定的局限性。研究报道，利用光吸收染料能够选择性地增强肿瘤部位的热损伤，提高肿瘤治疗效果。最新研究表明，一种新颖的纳米材料——碳纳米管，在近红外区域对激光能量具有强烈吸收效应，并将光能量迅速转化为热能，产生的热效应导致了细胞的立刻崩溃。由于生物组织在近红外区的光吸收很弱，因此这种新颖的纳米材料因其独特的近红外光吸收性和光稳定性，能有效地代替光吸收染料在激光热疗中的应用。在研究单壁碳纳米管增强近红外区激光热疗效果的实验中，我们可以发现，单壁碳纳米管明显增强980 nm 激光的杀伤效应，并且此杀伤效应具有光剂量和单壁碳纳米管剂量依赖性。激光治疗组虽能抑制肿瘤生长，但激光穿透能力有限，不能有效地损伤深层肿瘤组织，所以易复发。而激光+ 单壁碳纳米管治疗组相对于激光治疗组，能更加有效地损伤肿瘤及深层肿瘤组织、抑制肿瘤生长。碳纳米管的应用显著地增强了激光热疗的效果。【1】第二，激光诱导击穿光谱。激光诱导击穿光谱在生物医学这一领域中正逐步吸引越来越多的科学家的兴趣，具有重要的应用价值和发展前景。基于激光与固体、液体、气体和气溶胶相互作用的介电击穿产生的等离子体发射称为激光诱导击穿光谱(laser induced breakdown spectroscopy,LIBS)技术。用光谱仪直接收集样品表面等离子体产生的发射谱线信号，从理论上可根据发射光谱的强度进行定量分析。在激光脉冲的作用下，LIBS 发射谱线的形成过程如图1 所示。【2】这是激光诱导击穿光谱的原理所在。 LIBS 在生物医学领域已经有了很广泛的应用。例如：分析人体或头发中的矿物元素、测量人体皮肤中Zn 的含量、分析钙化物质、识别和检测生物气溶胶、检测和识别细菌和识别恶性肿瘤组织等。总之，LIBS 技术是一种先进的元素分析技术，经过40 多年的发展，LIBS 技术已经获得了长足发展和广泛应用，目前LIBS 仪器在国外已实现商业化生产。第三，激光针灸。激光针灸就是以低强度激光束直接或聚焦或扩束照射穴位的穴区表面或深部，对穴位进行有效的刺激，起到疏通经络、调节脏腑、行气活血和平衡阴阳等作用，从而达到扶正祛邪、治病保健的目的。与传统针灸相比，激光针灸既除能达到针灸治疗的效果外,，还具有无痛、无菌、安全、易控、可调等特点，因此患者更易于接受。激光的灸疗主要是基于激光生物组织的热效应。【3】由于激光照射穴除

光纤陀螺仪的发展现状_周海波

2005年第24卷第6期传感器技术(J o u r n a l o f T r a n s d u c e r T e c h n o l o g y) 综述与评论光纤陀螺仪的发展现状周海波,刘建业,赖际舟,李荣冰 (南京航空航天大学导航研究中心,江苏南京210016) 摘　要:根据光纤陀螺仪的工作原理和特点,光纤陀螺仪具有不同的分类。介绍了国外光纤陀螺仪的现状,预测了近期和长远的发展趋势,旨在对我国的光纤陀螺技术的发展能有所帮助。关键词:光纤陀螺仪;萨格纳效应;干涉型;谐振式;布里渊式中图分类号:T N2,T P2 文献标识码:A 文章编号:1000-9787(2005)06-0001-03 D e v e l o p m e n t s t a t u s o f f i b e r-o p t i c g y r o s c o p e s Z H O UH a i-b o,L I UJ i a n-y e,L A I J i-z h o u,L I R o n g-b i n g (N a v i g a t i o nR e s C e n t e r,N a n j i n gU n i v e r s i t yo f A e r o n a u t i c s a n dA s t r o n a u t i c s,N a n j i n g210016,C h i n a) A b s t r a c t:T h ef i b e r-o p t i cg y r o s c o p e(F O G)i sc l a s s i f i e d i n t od i f f e r e n tt y p e sa c c o r d i n gt oi t sp r i n c i p l ea n d c h a r a c t e r i s t i c.T h e i n t e r n a t i o n a l s t a t u so f F O G i si n t r o d u c e da n dt h es h o r t-t e r m a n dl o n g-t e r m t r e n do f F O G i s f o r e c a s t.I t w i l l b eb e n e f i t t o t h e c o u r s e o f o u r F O G. K e yw o r d s:F O G(f i b e r-o p t i c g y r o s c o p e);S a g n a c e f f e c t;i n t e r f e r o m e t r i c;r e s o n a n t;B r i l l o u i n 0　引　言光纤陀螺仪属于第四代陀螺仪———光学陀螺仪的一种,其基本工作原理基于萨格纳效应,即在同一闭合光路中从同一光源发出两束特征相同的光,沿相反的方向进行传播,汇合到同一探测点,产生干涉。若存在绕垂直于闭合光路所在平面的轴线相对惯性空间转动的角速度,则沿正、反方向传播的光束产生光程差,该差值与角速度成正比。通过光程差与相应的相位差的关系,可通过检测相位差,计算角速度。它一般由光纤传感线圈、集成光学芯片、宽带光源和光电探测器组成。与传统的机械陀螺仪相比,具有无运动部件、耐冲击、结构简单、启动时间短、灵敏度高、动态范围宽、寿命长等优点。与另一种光学陀螺仪———环形激光陀螺仪相比,光纤陀螺仪不需要光学镜的高精度加工、光腔的严格密封和机械偏置技术,能够有效地克服了激光陀螺的闭锁现象,易于制造。本文从光纤陀螺仪的原理和优点出发,着重对光纤陀螺仪的分类、国外研究现状及其发展趋势做了详细的介绍,希望对我国的光纤陀螺的研制和发展有所裨益。 1　光纤陀螺仪的分类光纤陀螺仪按照不同的分类标准,有不同的分类结果。按结构可分为单轴和多轴光纤陀螺,光纤陀螺的多轴化正是其发展方向之一。按其回路类型可分为开环光纤陀螺和闭环光纤陀螺两类,开环光纤陀螺不带反馈,直接检测光输出,省去许多复杂的光学和电路结构,具有结构简单、价格收稿日期:2004-11-20便宜、可靠性高、消耗功率低等优点,缺点是靠增加单模光纤的长度来提高陀螺的灵敏度,输入-输出线性度差、动态范围小,主要用作角度传感器[1]。闭环光纤陀螺包含闭环环节,大大降低光源漂移的影响,扩大了光纤陀螺的动态范围,对光源强度变化和元件增益变化不敏感,陀螺漂移非常小,输出线性度和稳定性只与相位变换器有关[2],主要应用于中等精度的惯导系统,对光纤陀螺的小型化和稳定性有重要作用,是高精度光纤陀螺研究的主要趋势。按照光学系统的构成可分为全光纤型和集成光学器件型。全光纤陀螺成本较低,但实现高精度的技术难度较大,大多用于精度要求不高和低成本的场合。集成光学器件光纤陀螺在信号处理中可以采用数字闭环技术,易于实现高精度和高稳定性,是目前最常用的光纤陀螺构成模式。按照性能和应用的角度可分为速率级、战术级和惯性级等3个级别[3]。速率级光纤陀螺已经产业化,主要应用于机器人、地下建造隧道、管道路径勘测装置和汽车导航等对精度要求不高的场合。日本、法国等国家研制、生产的这种精度的陀螺仪,已大批量应用到民用领域。战术级光纤陀螺具有寿命长、可靠性高和成本低等优点,主要用于战术导弹、近程/中程导弹和商用飞机的姿态对准参考系统中。惯性级光纤陀螺主要是用于空间定位和潜艇导航,其开发和研制正逐步走向成熟,美国有关公司和研究机构是研制、生产该级别光纤陀螺的佼佼者,如H o n e y w e l l,N o r t h r o p等公司。 1

大功率光纤激光器研究的最新进展

大功率光纤激光器研究的最新进展敖经盛2012301020071 （武汉大学物理科学与技术学院，湖北省武汉市430072）摘要：大功率光纤激光器具有光束质量好、寿命长、转换效率高的优点，其主要性能已明显优于其他激光器。随着技术的进步，大功率光纤激光器还在不断取得发展突破。本文就大功率光纤激光器研究的一些关键技术的最新进展做了简要介绍。关键词：光纤激光器；大功率；最新进展引言：光纤激光器具有众多令人瞩目的优点，如其波导结构与传输光纤相同，易于与传输光纤集成和耦合；基质材料具有很好的散热特性和热稳定性；与传统固体激光器相比，光纤激光器损耗小、阈值低、效率高，容易实现小巧、紧凑的结构设计，因此光纤激光器在光纤通信、传感、工业加工、国防和军事等领域被广泛应用。近年来，光纤激光器输出功率快速增长，大功率光纤激光器几项关键技术的研究都取得了较大突破，增益光纤有了多种新型结构设计的掺杂光纤(如双包层光纤、光子晶体光纤等)；泵浦耦合技术实现了端面、侧面泵浦等多种耦合方式。光纤激光器光束合成技术的研究也取得了较多成果。下文我们详细介绍这些技术的原理及最新进展。 1.光纤激光器的原理光纤激光器主要由泵浦源，耦合光学系统，增益光纤，谐振腔，准直光学系统等部件构成。泵浦源由一个或多个大功率激光二极管阵列构成，其发出的泵浦光经特殊的泵浦结构耦合入作为增益介质的掺稀土元素光纤，泵浦波长上的光子被掺杂光纤介质吸收，形成粒子数反转，受激发射的光波经谐振腔镜的反馈和振荡形成激光输出。

图1 光纤激光器原理图（引自文献【1】） 2.高功率光纤激光器的关键技术 2.1 增益光纤制作技术 2.1.1稀土掺杂双包层石英光纤稀土掺杂双包层石英光纤技术最早由美国宝丽来公司和英国南安普敦大学于20 世纪80 年代末期提出。【2】它有效解决了光纤激光器中泵浦光功率与增益光纤之间的耦合效率问题，显著提高光纤激光器输出功率。稀土掺杂双包层石英光纤的研制技术因此成为了高功率光纤激光器的关键技术之一。双包层光纤由纤芯、内包层、外包层和保护层构成，如图2所示。它比普通单模光纤增加了1 个内包层作为多模泵浦光的传输波导，泵浦光在内包层中传输时不断穿越纤芯而被其中的稀土离子吸收，并产生单模激光由纤芯波导输出。图2 双包层光纤的结构示意图为了使内包层中传输的泵浦光更多次地穿越掺有稀土离子的纤芯，增加泵浦长度，提高泵浦效率，研究人员提出了不同形状的内包层结构。圆形结构由于不需要额外加工，制造工艺简单，容易实现与带尾纤的泵浦光源耦合，是最先研制和使用的内包层结构。但完美的圆形对称造成内包层中存在大量的螺旋光，这部分泵浦光不经过纤芯，不被稀土离子吸收，大大降低了泵浦光的利用率。【3】后来，又逐渐研制出不同形状的内包层，如偏芯圆形、矩形、正方形、D 形、梅花形、六边形、八角形等。但是目前非圆形的双包层光纤还存在生产工艺复杂，稳定性和一致性差，其双折射特性没有圆形保偏双包层光纤好的问题。这些问题应该可以通过技术的改进，生产工艺的改善而很快得到解决。

高功率光纤激光器发展概况

2009年第12 期中文核心期刊高功率光纤激光器发展概况 Survey of high-power fiber lasers ZHANG Jing-song (Electronic communications technology department, Shenzhen Institute of Information Technology,Shenzhen Guangdong 518029,China) Abstract :High-power fiber lasers have wide applications in the filed of optical communication,printing,marking,material processing,medicine etc.High-power fiber lasers may substitute conventional lasers large-ly,have new application of laser,broaden the scope of laser industry.The history and recent development of high-power fiber lasers home and aboard are surveyed.The prospect of high-power fiber lasers is discussed.Key words :high-power fiber laser,double-clad fiber,cladding pump 张劲松（深圳信息职业技术学院电子通信技术系，广东深圳518029）摘要：高功率光纤激光器以其优越的性能和超值的价格，在光通信、印刷、打标、材料加工、医疗等领域有着广阔的应用，将会很大程度上替代传统激光器，并开辟一些新的激光应用领域，扩大激光产业的规模。概述国内外高功率光纤激光器的发展历史与现状。展望了高功率光纤激光器的发展前景。关键词：大功率光纤激光器；双包层光纤；包层泵浦中图分类号：TN248 文献标识码：A 文章编号：1002-5561（2009）12-0008-03 0引言从1960年第一台激光器（美国Maiman 等首先用红宝石晶体获得了激光输出）问世到现在近50年过去了，激光技术确如人们所期，渗入了各行各业：通信、生物技术、医学、印刷、制造、军事、娱乐业等。在某些领域，它已经成为不可替代的核心技术。但是激光产业规模还不够大，究其原因，不是人类不需要激光，而是传统激光器不好用：成本高、效率低、故障多。光纤激光器的出现带来了扩大激光产业规模的希望。光纤激光器激光光束质量好，电-光转换效率高，输出功率大；所有的半导体器件及光纤组件都可以融接成一体，避免了元件的分立，可靠性得到极大提高。 1国外高功率光纤激光器发展概况光纤激光器的最早有关研究可以追溯到20世纪 60年代初期，当时激光器刚刚出现不久，人们对激光器的研究投入了极大热情，积极研制开发各种新型激光器。1961年，美国光学公司的E.Snitzer 等在光纤激光器领域进行了开创性的工作，他们利用棒状掺钕（Nd 3+）玻璃波导获得了波长1.06μm 的激光。 20世纪70年代，光纤通信的研究开始起步，新兴的光纤通信系统对新型光源的需求极大地刺激了激光器的研究工作。但由于人们的注意力集中到迅猛发展的半导体激光器技术上，以及光纤激光器自身的一些当时无法克服的困难，光纤激光器的研究逐渐沉寂下来。尽管如此，仍然取得了一些值得一提的成就。例如，1973年，J.Stone 等成功地研制出能够在室温下连续工作的掺钕光纤激光器，他们采用的半导体注入型激光器终端泵浦方式对以后实用型光纤激光器的研究具有重要的意义。 20世纪80年代，英国Southampton 大学的S.B.Poole 等用MCVD 法成功地制备了低损耗的掺钕和掺铒光纤，因为掺铒光纤光纤激光器的激射波长恰好位于通信光纤的1.55μm 低损耗窗口，人们开始认识到光纤放大器和光纤激光器在提高传输速率和延长传输距离等方面无疑将给光纤通信带来一场革命。掺铒光纤放大器（EDFA ）得到了迅速的发展并成为一项成熟的应用技术。但是，光纤通信用的光纤激光器输出功率一般都是毫瓦级，一直以来只局限于光通讯等领域；同时由于巨大的行业差距，几乎无人把它与激光收稿日期：2009-08-31。作者简介：张劲松（1969-），男，博士，高工，现主要从事光纤激光器、放大器等方面的研究。 ⑧

关于光纤激光器的研究综述

关于光纤激光器的研究综述前言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，作为第三代激光技术的代表，具有其他激光器无可比拟的技术优越性。由于其具有绝对理想的光束质量、超高的转换效率、成本低、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。这导致了光纤激光器在近年来成为激光中的热门领域。本文查找了以“锁模技术”“光纤激光器”“非线性偏振旋转”“超短脉冲”为主要关键字的有关的28篇文献，这些论文主要集中在激光，量子，光子等领域。锁模光纤激光器因其紧凑小巧，成本低和光束质量好等优点，近年来获得快速发展，从发表论文的统计分析上来看，近三年年发表的文章数量占文章总数的大部分，并呈逐年增加趋势，由此可见近几年学者对光纤激光器的研究呈明显上升趋势。而在这其中大部分文章都涉及锁模光纤激光器与掺杂光纤激光器，尤其是 ++光纤激光器。它们在实用方面的优点对传统的被动锁模光纤激光器，掺33 , Yb Er 激光行业产生巨大而积极的影响，这导致了光纤激光器在近年来成为激光中的热门领域。正文 1 锁模光纤激光器锁模光纤激光器因其紧凑小巧、成本低和光束质量好等优点，近年来获得快速的发展。根据其锁模的原理，锁模光纤激光器可分为三类：主动锁模光纤激光器、被动锁模光纤激光器，主被动混合锁模光纤激光器。主动锁模光纤激光器又可分为调制型锁模和注入型锁模两类。调制型主动锁模光纤激光器通常利用LiNbO3晶体作为调制器实现锁模，既可以进行振幅调制也可以进行相位调制，而注入型锁模光纤激光器主要有两种形式：一是利用行波半导体光放大器的非线性增益调制特性实现主动锁模；二是利用光纤的价差相位调制效应进行主动锁模。但主动锁模光纤激光器想走向实用化，稳定性问题是必须要解决的。被动锁模光纤激光器通常利用半导体的可饱和吸收效应或光纤中的非线性效应作为锁模机制，它一般不需要外接施加的调制信号。半导体可饱和吸收锁模激光器的优点是容易实现激光器的自启动，而且脉冲的重复频率较稳定，脉宽小，但因为其不是全光纤的结构，故在实际应用中响应速度交大。基于光纤非线性的锁模激光器可实现全光纤的结构，克服了半导体可饱和吸收体被动锁模的缺点，响应时间小。主被动混合锁模光纤激光器是以上两种的有机结合，因为主动锁模光纤激光器的弛豫震荡和超模噪声劣化了输出脉冲的质量，而被动锁模光纤激光器输出脉冲重复率受光纤长度的限制不可能提高，而且不容易调整和控制，所以利用主被动混合的技术，可以优化这些不足，获得最好的效果。这类激光器具有体积小、

光纤陀螺温度效应误差及其补偿技术研究

光纤陀螺温度效应误差及其补偿技术研究摘要：温度效应误差是目前制约光纤陀螺高精度应用的瓶颈之一。文中分析了光纤陀螺温度效应的成因及影响机理，介绍了温度效应误差补偿技术的研究现状，重点阐述了一种基于误差建模的软件补偿方法。该方法建立了以温度、温度变化率和温度梯度为变量的误差模型，使用温循实验数据进行模型参数拟合，通过DSP技术在系统中实现了对温度效应误差的补偿。仿真试验结果表明，使用该方法可以将某型光纤陀螺的温度效应误差降低约一个数量级。关键词：光纤陀螺；温度效应误差；误差建模经过几十年发展，光纤陀螺加工工艺逐渐成熟，潜在优势日益显现，已经成为新一代惯性导航系统中的理想器件[1]。目前，光纤陀螺面临着高精度的发展要求。而温度效应在很大程度上增大了光纤陀螺的输出漂移，是制约其高精度工程应用的瓶颈。文章通过对光纤陀螺温度效应误差成因与机理的分析，结合国内外温度误差补偿技术的研究现状，提出了一种基于误差建模的软件补偿方法。仿真试验表明，该方法能有效抑制温度效应对光纤陀螺精度的影响。 1 光纤陀螺温度效应误差分析

温度效应是光纤陀螺的重要误差源之一，主要是指温度条件变化导致光纤陀螺输出漂移的现象。引发温度效应的热量来源主要有两个：一是工作时陀螺各个元器件的自身产热；二是外界温度环境的影响[2]。光纤陀螺内部（核心器件是光纤环）的温度是这两个热源综合作用的结果。开机后的一段时间内，光纤陀螺自身产热导致的升温效应较为显著，器件内部的温度持续上升，直至产生的热量与散失的热量基本相当，形成动态平衡。之后，外部温度环境的影响占主导作用。在实际的工作环境中，陀螺外部的温度环境始终在变化，陀螺内部很难形成稳定不变的温度场，温度效应误差始终存在。光纤陀螺内部受温度影响的元器件较多，温度效应可以看成多种相关因素共同作用的结果[3]。光纤陀螺系统由光路与电路两部分组成：光路部分包括光纤环、光源、Y波导、耦合器和光电探测器；电路部分包括光源驱动电路和信号处理电路[4]。其中，光路部分的光学器件（尤其是光纤环），对于环境温度的变化更为敏感。这些器件敏感温度变化的机理不尽相同，这导致温度效应误差的成因较为复杂。如果逐一进行试验分析，工作量较大，且无法排除系统内的误差耦合。在IEEE光纤陀螺标准[5]给出的单轴光纤陀螺输入输出模型方程中，只考虑了不同温度特征量与陀螺零偏漂移的相

2_m波段全光纤保偏被动锁模掺铥光纤激光器_曹丁象

第２６卷第９期强激光与粒子束Ｖｏｌ．２６，Ｎｏ．９２０１４年９月ＨＩＧＨ　ＰＯＷＥＲ　ＬＡＳＥＲ　ＡＮＤ　ＰＡＲＴＩＣＬＥ　ＢＥＡＭＳ　Ｓｅｐ．，２０１４　２μｍ波段全光纤保偏被动锁模掺铥光纤激光器＊曹丁象１，２，３，　张宝夫４，　王兴龙１（１．光库通讯（珠海）有限公司，广东珠海５１９０８０；　２．天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津３０００７２；３．解放军７５７３１部队，广东深圳５１８１１２；　４．中山大学物理科学与工程技术学院，广州５１０２７５）摘　要：　报道了２μｍ波段的全光纤保偏锁模掺铥光纤激光器，通过在法布里－珀罗（Ｆ－Ｐ）腔内加入半导体可饱和吸收镜做为被动锁模器件，采用主振－放大构型，获得了最高输出平均功率为１．０８Ｗ，重复频率为１０．２４ＭＨｚ，脉冲宽度为１５．２４ｐｓ，中心波长为２０５４．６８ｎｍ，光谱宽度约为０．３ｎｍ的２μｍ线偏振激光脉冲输出，激光脉冲的消光比为２４．１７ｄＢ。关键词：　光纤激光器；　被动锁模；　半导体可饱和吸收镜；　掺铥光纤中图分类号：　ＴＮ２４８．１文献标志码：　Ａｄｏｉ：１０．１１８８４／ＨＰＬＰＢ２０１４２６．０９１０１４２μｍ波段光纤激光器在军事对抗、医疗、先进制造业及光伏太阳能等产业中均有着广泛的应用需求［１－３］。在医疗方面，２μｍ波长高功率掺铥光纤激光器成为高精度外科手术的优良候选光源。在材料处理方面，２μｍ激光器在材料处理特别是塑料处理方面非常具有吸引力。激光传感和自由空间光通信方面，２μｍ激光波长是人眼安全的波长，该波长会被晶状体吸收而不会达到视网膜，对眼睛的损伤阈值比短波长更高，因此人眼安全的２μｍ波长激光器具有非常大的潜在市场。杨末强等研究了增益开关锁模２μｍ铥钬共掺光纤激光器［４］，该激光器腔内不需要锁模器件，结构简单、紧凑，但是输出功率受限于泵浦功率。王雄等研究了全光纤主动锁模２μｍ掺铥脉冲激光器［５］。基于半导体可饱和吸收体（ＳＥＳＡＭ）的锁模光纤激光器具有环境稳定性高、易于自启动等优点，其已经成为被动锁模的研究热点之一［６－８］。刘江等研究了全光纤结构ＳＥＳＡＭ被动锁模２．０μｍ掺铥光纤激光器［７］，得到了８ｎＪ的高能量ｐｓ脉冲，但是该激光脉冲为非偏振光。本文采用ＳＥＳＡＭ作为激光锁模器件，双包层单模掺铥光纤（ＴＤＦ）作为激光增益介质，通过“全光纤嵌入结构”保偏、锁模掺铥光纤激光器的设计，实现了２μｍ波段ｐｓ激光脉冲偏振光输出。１　实验装置掺铥双包层大模场光纤锁模激光器的实验装置如图１和图２所示。考虑到锁模激光脉冲的稳定性及ＳＥＳＡＭ的损伤问题，激光器采取了“种子源振荡器＋功率放大器”（ＭＯＰＡ）结构，首先通过主振荡器（ＭＯ）获得数十ｍＷ量级的锁模脉冲输出，然后经功率放大器（ＰＡ）将激光功率提升至目标功率水平。锁模掺铥光纤激光振荡器采用输出波长为７９３ｎｍ的半导体激光器作为泵浦源，其最大功率为５Ｗ。泵浦光通过泵浦合束器耦合进长度为２．１ｍ的１０／１３０μｍ（“／”符号前后分别代表芯径直径和内包层直径）的高掺杂浓度、双包层大模场掺铥光纤中。在增益光纤之后通过熔接３ｍ长的ＳＭＦ－２８光纤来增加激光器腔长，以调节锁模激光的重复频率，同时该光纤也起到了剥离残余泵浦光的作用。ＳＥＳＡＭ作为激光器系统的锁模元件，与另Ｆｉｇ．１　Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｏｌａｒｉｚｅｄ，ｐａｓｓｉｖｅｌｙ　ｍｏｄｅ－ｌｏｃｋｅｄ　ｔｈｕｌｉｕｍ　ｄｏｐｅｄ　ｆｉｂｅｒ　ｓｅｅｄ　ｌａｓｅｒ图１　保偏锁模掺铥光纤激光器种子源示意图＊收稿日期：２０１３－１２－１６；修订日期：２０１４－０５－０７基金项目：广东省中国科学院全面战略合作项目（２０１０Ｂ０９０３０００６３）

关于激光器研究(文献综述)

关于锁模光纤激光器的研究前言激光器，顾名思义，即是能发射激光的装置。1954年制成了第一台微波量子放大器，获得了高度相干的微波束。1958年A.L.肖洛和C.H.汤斯把微波量子放大器原理推广应用到光频范围，1960年T.H.梅曼等人制成了第一台红宝石激光器。1961年A.贾文等人制成了氦氖激光器。1962年R.N.霍耳等人创制了砷化镓半导体激光器。以后，激光器的种类就越来越多。按工作介质分，激光器可分为气体激光器、固体激光器、半导体激光器和染料激光器4大类。近来还发展了自由电子激光器，大功率激光器通常都是脉冲式输出。2004 年，Idly 提出了一种自相似脉冲光纤激光器，同时为这种光纤激光器建立了一种数值模型。模型中采用非线性薛定谔方程（NLSE）描述脉冲在正色散光纤中的传输，引入了一个与脉冲强度相关的透过率函数将NPE 锁模机理等效成快速可饱和吸收体（SA）的作用0 模拟发现这种激光器输出的脉冲具有抛物线的形状和线性啁啾，能量可高达10nJ。随着自相似脉冲在实验上的实现，自相似锁模光纤激光器迅速成为超短光脉冲领域的研究热点。用Idly 模型对自相似锁模光纤激光器的研究不断取得新的进展。在此我将对激光和激光器的原理和基于原理而做出的进一步的相关研究（如被动锁模光纤激光器）做一个大致的探讨。

主题激光器的原理非线性偏振旋转被动锁模环形腔激光器的结构如图1所示, 激光器由偏振灵敏型光纤隔离器、波分复用器、偏振控制器、输出藕合器、掺yb3+光纤组成。其工作原理为从偏振灵敏型光纤隔离器输出的线偏振光,经过偏振控制器PCI(1/4 λ波片)后变为椭圆偏振光, 此椭圆偏振光可看成两个频率相同、但偏振方向互相垂直的线偏振光的合成, 它们在掺yb3+增益光纤中藕合传输时, 经过光纤中自相位调制和交叉相位调制的非线性作用, 产生的相移分别为其中n1x 、n1y分别为yb3+光纤沿X、Y方向的线性折射率, n2、l分别为该光纤的非线性折射率系数和长度。由于两线偏振光的相位差（ΔΦ=Φx-Φy）, 与两偏振光的光强有关, 适当调整光纤偏振控制器PC2（1/4 λ波片 +1/2 λ波片）, 使两偏振光中心

MEMS激光陀螺仪综述

MEMS激光陀螺仪综述姓名：赵琬婷学号：22013305

1.陀螺仪的发展简史陀螺仪器最早是用于航海导航，但随着科学技术的发展，它在航空和航天事业中也得到广泛的应用。自1910年首次用于船载指北陀螺罗经以来，陀螺已有近100年的发展史，发展过程大致分为4个阶段:第一阶段是滚珠轴承支承陀螺马达和框架的陀螺；第二阶段是20世纪40年代末到50年代初发展起来的液浮和气浮陀螺；第三阶段是20世纪60年代以后发展起来的干式动力挠性支承的转子陀螺；目前陀螺的发展已进入第四个阶段，即静电陀螺、激光陀螺、光纤陀螺和振动陀螺。 2、激光陀螺仪概述现代陀螺仪是一种能够精确的定位运动物体的方位的仪器，它是现代航空，航海，航天和国防工业中广泛使用的一种惯性导航仪器，它的发展对一个国家的工业，国防和其它高科技的发展具有十分重要的战略意义。传统的惯性陀螺仪主要是指机械式的陀螺仪，机械式的陀螺仪对工艺结构的要求很高，结构复杂，它的精度受到了许多方面的制约。 3、激光陀螺仪的原理及分类 3.1激光陀螺仪的原理激光陀螺仪的原理是利用光程差来测量旋转角速度（ Sagnac 效应）。在闭合光路中，由同一光源发出的沿顺时针方向和反时针方向传输的两束光和光干涉，利用检测相位差或干涉条纹的变化，就可以测出闭合光路旋转角速度。激光陀螺仪的基本元件是环形激光器，环形激光器由三角形或正方形的石英制成的闭合光路组成，内有一个或几个装有混合气体（氦氖气体）的管子，两个不透明的反射和一个半透明镜。用高频电源或直流电源激发混合气体，产生单色激光。为维持路谐振，回路的周长应为光波波长的整数倍。用半透明镜将激光导出回路，经反射镜使两束相反传输的激光干涉，通过光电探测器和电路输入与输出角度成比例的数字信号。 3.2激光陀螺仪的分类激光陀螺原理上根本不同于普通的机电式陀螺。常规机电转子陀螺依据普通的刚体力学原理按照机械储能方式工作，而激光陀螺是以双向行波的环形激光器为核心的

光纤激光器综述

摘要：光纤激光器技术是光学领域最为重要的技术之一，作为第三代激光技术的代表，其稳定性好、效率高、阈值低、线宽窄、可调谐、紧凑小巧和性价比高等优点，使得它在光纤传感、光纤通信、工业加工等领域都有着重要的应用。而掺镱双包层光纤激光器是国际上近年来发展的一种新型固体激光器。本文就介绍了这种高功率掺镱双包层光纤激光器，主要介绍了高功率掺镱双包层光纤激光器的概念、发展历史及发展现状、基本原理、优点、实现的关键技术、应用及其广阔的前景。同时总结出了未来光纤激光器的发展方向，并且可以预计光纤激光器最终将可能会替代掉全球大部分高功率CO2激光器和绝大部分Y AG激光器。关键词：光纤激光器；掺镱双包层光纤激光器；光纤融合技术；激光加工。引言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，虽然光纤激光器得到了社会各方面的广泛重视，但是光纤激光器并不是新型光器件。1961年，美国光学公司的Snitzer和Koester等在一根芯径300um的掺Nd3+玻璃波导中进行试验观察到了激光现象，并与1963年和1964年发表了多组分玻璃光纤中的光放大结果，提出了光纤激光器和光纤放大器的思想。1975～1985年中有关这个领域的文章较少，不过在这期间许多发展光纤激光器的必须工艺技术已趋于成熟[1]。上个世纪80年代后期，美国Polaroid公司提出了包层抽运技术，之后双包层光纤激光器，特别是掺镱双包层光纤激光器发展非常迅速。1994年，PASK 等首先在掺Yb3+石英光纤中实现了包层抽运，得到了0.5W的最大激光输出。1998年，Lucent技术公司的KOSINKI和INNISS报道了一种内包层截面形状为星形的掺Yb3+双包层光纤激光器，得到了20W的激光输出。1999年，DOMINIC等用4个45W的半导体激光二极管阵列组成总功率为180W的抽运源，在1120nm 得到110W的激光输出。2002年，IPG公司公布了2000W的掺Yb3+双包层光纤激光器。目前，该公司已经推出了输出功率为17kW的掺Yb3+双包层光纤激光器，虽然因为采用的是多组激光合束的方式，致使激光器的光束质量下降很大，但仍然在对功率要求高、光束质量要求不是很高的场合有非常好的应用前景。但如何提高功率，同时又保证光束质量，是当前研究要解决的难题之一。在国内，关于掺Yb3+双包层光纤激光器的研究起步较晚。从上个世纪年80

光纤激光器的原理及应用

光纤激光器的原理及应用张洪英哈尔滨工程大学理学院摘要：由于在光通信、光数据存储、传感技术、医学等领域的广泛应用，近几年来光纤激光器发展十分迅速，且拥有体积小、重量轻、检测分辨率高、灵敏度高、测温范围宽、保密性好、抗电磁干扰能力强、抗腐蚀性强等明显优势。本文简要介绍了光纤激光器的基本结构、工作原理及特性，并对目前几种光纤激光器发展现状及特点做了分析，总结了光纤激光器的发展趋势。关键词：光纤激光器原理种类特点发展趋势 1引言对掺杂光纤作增益介质的光纤激光器的研究20世纪60年代，斯尼泽(Snitzer)于1963年报道了在玻璃基质中掺激活钕离子(Nd3+)所制成的光纤激光器。20世纪70年代以来，人们在光纤制备技术以及光纤激光器的泵浦与谐振腔结构的探索方面取得了较大进展。而在20世纪80年代中期英国南安普顿大学掺饵(EI3+)光纤的突破，使光纤激光器更具实用性，显示出十分诱人的应用前景[1]。与传统的固体、气体激光器相比，光纤激光器具有许多独特的优越性，例如光束质量好，体积小，重量轻，免维护，风冷却，易于操作，运行成本低，可在工业化环境下长期使用；而且加工精度高，速度快，寿命长，省能源，尤其可以智能化，自动化，柔性好[2-3]。因此，它已经在许多领域取代了传统的Y AG、CO2激光器等。光纤激光器的输出波长范围在400~3400nm之间,可应用于：光学数据存储、光学通信、传感技术、光谱和医学应用等多种领域。目前发展较为迅速的掺光纤激光器、光纤光栅激光器、窄线宽可调谐光纤激光器以及高功率的双包层光纤激光器。 2光纤激光器的基本结构与工作原理 2.1光纤激光器的基本结构光纤激光器主要由三部分组成：由能产生光子的增益介质、使光子得到反馈并在增益介质中进行谐振放大的光学谐振腔和可使激光介质处于受激状态的泵浦源装置。光纤激光器的基本结构如图2.1所示。

掺铥光纤激光器

掺铥光纤激光器 1、掺铥光纤激光器掺铥光纤激光器的光谱可调谐范围更宽（~1600 nm-2200 nm），该波段处于人眼安全波段且包含了1940 nm附近的水吸收峰，对组织的穿透深度浅，且还包含几个大气窗口及特殊气体的吸收峰。与同时处于人眼安全波段掺铒或铒镱共掺1550 nm激光器相比，掺铥光纤激光器的光光转换效率可达60%以上；且位于铥离子吸收带的790 nm半导体激光器技术成熟，可提供高功率泵浦源；此外，此波段泵浦时，量子转换效率为200%。掺铥基质为石英光纤，也容易实现高功率输出。对于掺铥光纤激光器的研究，连续输出已达千瓦量级，如：飞秒150 W的功率输出，皮秒也达到百瓦的输出功率水平，相比之下，单脉冲能量较高的纳秒量级脉冲输出平均功率较低，且多数为空间泵浦结构，最高仅为110 W。793 nm 半导体泵浦激光器的输出功率已达数百瓦，所以掺铥光纤激光器的输出功率可更高。且与掺镱光纤激光器相比，掺铥光纤激光的受激布里渊散射和受激拉曼散射的产生阈值要高4倍以上，光纤端面的损伤阈值也高出近10倍，在高功率输出方面优势更加明显。目前高功率、可调谐掺铥光纤激光器正处于研究的热点。 2、研究进展 (1)、纳秒脉冲掺铥光纤激光器研究进展（主动调Q）：输出参数（脉冲能量/功率、斜率效率/重频、脉宽）是否全光纤结构研究单位 4 W，4 kHz，130 ns 否加拿大信息技术研究12.3 W，100 kHz，4 5 ns 否法德研究所 33 W，13.9 kHz，15 ns 否耶拿大学应用物理研究所52 W，50 kHz，822 ns 是新加坡南洋理工大学 (2)、皮秒/飞秒脉冲掺铥光纤激光器研究进展（锁模）：平均功率，重复频率，脉宽，实现方式是否全光纤结构研究单位 3.1 W，100 MHz，108 fs，CPA 否美国IMRA公司5.4 W，100 kHz，300 fs，SESAM/CPA 是美国PolarOnyx公司 7 W，2 MHz，33 ps，电流调制否英国南安普顿大学 152 W，49.1MHz，~700 fs，CPA 否德国耶拿大学

光纤激光器研究进展

收稿日期:2008-10-13. 动态综述光纤激光器研究进展申人升,张玉书,杜国同 (大连理工大学物理与光电工程学院,辽宁大连116023) 摘要: 光纤激光器具有寿命长,模式好,体积小,免冷却等一系列其他激光器无法比拟的优点,近年来受到了来自电子信息、工业加工和国防科技等研究开发领域的高度关注。文章概述了光纤激光器典型的工作原理,阐述了其当前主要研究方向以及国内外研究现状,最后提出了光纤激光器产业化的趋势。关键词: 光纤;光纤激光器;光子晶体光纤;超短脉冲中图分类号:TN248 文献标识码:A 文章编号:1001-5868(2009)01-0001-05 Latest Development of Fiber Lasers SH EN Ren -sheng ,ZH ANG Yu -shu,DU Guo -tong (School of Physics and Optoelectronic Technology,Dalian University of Technology,Dalian 116024,C HN) Abstract: Fiber lasers ow n lots of advantages co mpared w ith other lasers,including lo ng life,goo d mode,compactness,etc.Recently,fiber lasers have received increasing ly intensive attention in the applications o f electro nic inform ation,industr y processing and national defense technolog y.T he ty pical principle o f fiber laser is explained and resear ch progr esses about fiber lasers are review ed.Furthermore,the future developm ental trends fo r laser fiber are discussed. Key words: fiber;fiber lasers;photonic crystal fiber;ultrashort pulse 0 引言光纤激光器诞生于20世纪60年代初,它是伴随着光纤通信技术、光纤制造工艺以及与激光器生产技术的日趋成熟而迅猛发展起来的新型器件。由于其在高速率、密集波分复用(DWDM )通信系统、高精度传感技术和大功率激光加工等方面呈现出潜在的技术优势和广阔的应用前景,所以备受世界各国科研工作者的青睐,现已成为国际学术界的热门研究对象。光纤激光器与其他类型激光器相比较,其优点为:(1)泵浦功率低、增益高、输出光束质量好;(2)与其他光纤器件兼容,可实现全光纤传输系统;(3)使用光纤作为基体,其结构具有较高的比表面积,因而散热好;(4)体积小,携带方便;(5)光纤激光器可以作为光孤子源,实现光孤子通信。 1 原理与分类 1.1 基本工作原理图1 所示为典型光纤激光器的基本结构。图1 光纤激光器基本结构典型光纤激光器主要由三部分组成:产生光子的增益介质、使光子得到反馈并在增益介质中进行谐振放大的光学谐振腔和激发增益介质的泵浦源。其中,增益介质为掺杂稀土离子的纤芯。当泵浦光从反射镜1(或光栅1)入射到掺杂光纤芯中时,会被所掺杂的稀土离子吸收。吸收了光子能量的稀土离子会发生能级跃迁,实现/粒子数反 # 1#

光纤传感器的综述

现代传感器论文题目：光纤传感器综述姓名：张艳婷学院：物理与机电工程学院系：机电系专业：精密仪器与机械年级：2013级学号：19920131152905 指导教师：吴德会老师 2014 年2月18日

光纤传感器综述 [摘要] 光纤传感器是一种有广泛应用前景的新型传感器。本文对光纤传感器的原理、特点、分类和发展历程进行了详细综述，介绍了光纤温度传感器、光纤陀螺仪这两种典型光纤传感器的应用，指出了这类光纤传感器在应用过程中存在的问题，并提出光纤传感器今后的发展趋势, 为光纤传感器的深入研究提供了有益参考。 [关键词]：光纤传感器原理特点发展历程发展趋势一、引言传感器在当代科技领域及实际应用中占有十分重要的地位，各种类型的传感器早已广泛应用于各个学科领域。近年来，传感器朝着灵敏、精巧、适应性强、智能化和网络化方向发展。光纤传感技术是20世纪70年代末新兴的一项技术［1］，在全世界成了研究热门，已与光纤通信并驾齐驱。光纤传感器作为传感器家族的一名新成员，由于其优越的性能而备受青睐，其具有体积小、质量轻、抗电磁干扰、防腐蚀、灵敏度高、测量带宽、检测电子设备与传感器可以间隔很远等优点，优良的性能使得光纤传感器具有广泛的应用前景。本文从光纤传感器的基本原理及特点、光纤传感器的发展历程、光纤传感器的分类及应用原理、光纤传感器的应用及存在问题以及光纤传感器的发展趋势五大方面对光纤传感器进行介绍。二、光纤传感器的基本原理及特点光纤( Optical Fiber) 是光导纤维的简称，光纤的主要成份为二氧化硅，由折射较高的纤芯、折射率较低的包层及保护层组成。纤芯为直径大约0.1 mm 左右的细玻璃丝，把光封闭在其中并沿轴向进行传播的导波结构。光纤传感器的发现起源于探测光纤外部扰动的实践，在实践中，人们发现当光纤受到外界环境的变化时，会引起光纤内部传输光波参数的变化，而这些变化与外界因素成一定规律，由此发展出光纤传感技术。

2019年激光器行业专题研究报告

２０１９年激光器行业专题研究报告

摘要 ?核心逻辑：2018年激光产业中工业加工占到下游总体的比例为45%，根据IPG2018年年报披露，激光切割、焊接是其中最重要的应用领域，2016-2018年切割占总体的比例分别为51%、54%、57%，逐年提升，而焊接三年分别为18%、20%、16%。切割、焊接占据了激光行业的主要市场空间。 ?激光切割：激光切割主要优势在于单位使用成本低，随着设备价格的大幅下降其经济性凸显；激光切割从薄板往中厚板市场渗透趋势明显，还有至少翻倍以上的空间；就存量角度，根据中国激光产业发展报告（2019）及我们的估算，到2019年底我国切割用激光设备存量为6.99-8.16万台，对于传统切割方式的渗透度为26.26-30.65% ，且集中在低功率，1500W—4000W功率激光切割设备渗透率近年有望提高。 ?激光焊接：激光焊接设备单价较高，主要应用于汽车、电池等高端制造；2018年规模以上金属焊接切割厂商年收入合计达到449亿，而激光焊接对焊接市场渗透度不足30%；作为实现汽车轻量化的重要手段，激光焊接应用率有望从20%提升至60%；受益于动力锂电池厂商扩产，预计2020年该细分市场空间达35亿元；国产替代将成为激光焊接业务的另一个增长点。 ?投资建议：建议重点关注以切割、焊接为主要应用领域的激光器龙头锐科激光，关注非上市公司创鑫激光、杰普特等。?风险提示：工业激光下游需求不景气；激光器价格竞争激烈；市场渗透提升不及预期。

目录综述：重点讨论连续/QCW光纤激光器的切割及焊接市场空间 1.光纤激光器研究框架 2.激光特性及多应用场景综述切割：设备单价下降趋势中应用场景向中厚板材料开拓，市场空间有望翻倍 1.适用领域：工业加工中增长最快的应用领域，占比在50%以上 2.工作原理：属于热切割方法之一，一般使用激光熔化切割 3.能力与效率：切割能力因材料而异，切割效率与板材厚度呈“反比” 4.激光切割：主要优势在于单位使用成本低，设备单价下降经济性凸显 5.市场空间：设备单价下降促进中厚板市场开拓，空间有望翻倍 6.市场渗透度：对于传统切割方式的渗透度不足25.95% ，集中在低功率焊接：主要应用于汽车、电池等高端制造，市场渗透+国产替代双轮驱动增长 1.主要方式：主要有热传导焊、深熔焊、复合焊、钎焊等方式 2.适用领域：多使用固体、半导体激光器，适用于精密加工、汽车工业等 3.优势vs劣势：加工范围广、过程简单，但采购成本高 4.市场渗透度：多应用于高端制造，对焊接市场渗透度不足30% 5.应用场景一：作为实现汽车轻量化的重要手段，未来应用率将大幅提升 6.应用场景二：动力电池厂商扩产，预计2020年细分市场空间达35亿元 7.国产替代：国产替代将成为激光焊接业务的另一个增长点