大功率光纤激光器研究的最新进展
光纤激光器发展现状
光纤激光器发展现状
光纤激光器是一种利用光纤作为激光介质的激光器件，因其具有高功率、高效率、高光束质量等优点，已经在通信、材料加工、医疗美容等领域得到广泛应用。
目前，光纤激光器的发展处于快速增长阶段，不断取得新的突破。
首先，光纤激光器在通信领域的应用正蓬勃发展。
随着信息传输量的不断增加，传统的电信网络已经无法满足需求，光纤激光器作为通信系统的关键元件被广泛应用。
目前，高功率、高速率的光纤激光器已经达到了100Gbps的传输速率，并且有
望进一步提升到1Tbps以上。
此外，光纤激光器在光纤通信系统中的使用寿命也有显著提高，能够长时间稳定工作。
其次，光纤激光器在材料加工领域也取得了重要进展。
近年来，随着工业生产的发展，对材料加工的要求也越来越高。
光纤激光器以其高功率、高能量密度的特点，广泛应用于金属加工、塑料加工、玻璃加工等领域。
目前，光纤激光器已经能够实现高精度的切割、打孔、焊接等操作，大大提高了材料加工的效率和质量。
此外，光纤激光器在医疗美容领域也有广阔的应用前景。
光纤激光器可通过选择不同波长的光束，用于激光医疗、激光除毛、激光祛斑等美容治疗。
光纤激光器具有穿透深度大、作用面积小、对周围组织伤害小等优点，因此在医疗美容领域越来越受到青睐。
综上所述，光纤激光器作为一种先进的激光器件，其发展前景
广阔。
随着技术的不断发展，光纤激光器在通信、材料加工、医疗美容等领域的应用将会得到进一步拓展。
2023年光纤激光器的发展趋势
传输介质
80年代
20世纪60年代
测量
半导体激光器
工业领域
通信
医疗
光纤激光器的发展历程
1.光纤激光器：高功率、高质量、工业应用广泛光纤激光器是一种采用光纤作为光束传输介质的高功率激光器，其输出功率密度高，光束质量好，并且在工业领域有广泛的应用。近年来，随着技术的不断进步，光纤激光器的研究也在不断深入。
3.光纤激光器助力工业加工在工业领域，光纤激光器已经成为一种重要的加工设备，其可以用于切割、焊接、打标等多种加工工艺。随着工业领域的不断发展，光纤激光器的性能也在不断提高，例如，新型的光纤激光器可以产生更高的功率和更低的热影响区域，使得工业加工更加高效和精确。
4.光纤激光器在医疗领域应用广泛，性能持续升级在医疗领域，光纤激光器被广泛应用于激光手术、激光治疗皮肤疾病、激光切割人体组织等方面。随着医疗技术的不断进步，光纤激光器的性能也在不断提高，例如，新型的光纤激光器可以产生更低的热影响区域和更小的光斑，使得医疗手术更加安全和精确。
2.光纤激光器助力高能激光技术发展，未来有望实现新突破在科研领域，光纤激光器已经被用于多种高能激光技术和新型激光器的研制。随着科研技术的不断进步，光纤激光器的性能和指标也在不断提高，未来有望在更高能、更高效的激光技术方面取得新的突破。
3.光纤激光器在工业制造中得到广泛应用，具有高能量密度、高精度等优势在工业领域，光纤激光器已经被广泛应用于切割、焊接、打标等多种工艺中。随着工业制造的不断升级，对激光器的性能和指标也提出了更高的要求，光纤激光器的高能量密度、高精度、低热影响等优点使其成为工业制造中的首选激光器之一。
光纤激光器在工业领域的应用案例
光纤激光器的优点和缺点
输出功率
功率密度
2024年光纤激光器市场发展现状
2024年光纤激光器市场发展现状引言光纤激光器作为一种重要的激光器类型，具有高效、稳定、可靠和多功能等特点，被广泛应用于通信、材料加工、医疗、科研等领域。
本文将从市场规模、应用领域和技术发展等方面分析光纤激光器市场的发展现状。
市场规模光纤激光器市场在过去几年经历了快速增长，预计未来几年仍将保持良好的增长势头。
根据市场研究报告，2019年全球光纤激光器市场规模已经超过X亿美元，并且预计到2026年将达到X亿美元。
市场增长的主要驱动因素包括通信行业对高速、大容量光纤通信的需求增加，以及制造业对高精度、高效率光纤激光器的不断需求。
此外，医疗、科研等领域对光纤激光器的需求也在不断增加，进一步推动了市场的发展。
应用领域光纤激光器在各个领域具有广泛的应用，其中最主要的应用领域包括通信、材料加工、医疗和科研。
1.通信：光纤激光器在通信领域中主要用于光纤通信系统的发送端。
其高速、长距离传输的特点，使光纤通信具备了巨大的优势，逐渐替代了传统的电信号传输方式。
2.材料加工：光纤激光器在材料加工领域中被广泛应用于切割、焊接、打标等工艺。
其高能量密度、高光束质量和可调谐性等特点，使其能够满足各种材料加工的需求。
3.医疗：光纤激光器在医疗领域中主要应用于激光治疗、激光手术和激光诊断等方面。
其高度聚焦、无创伤和精确控制等特点，使其在医疗领域有着广泛的应用前景。
4.科研：光纤激光器在科研领域中被广泛应用于光谱分析、光学显微镜和激光拉曼光谱等方面。
其高光强度、波长可调和稳定性等特点，为科研工作者提供了强大的实验工具。
技术发展光纤激光器的技术发展是推动市场发展的关键因素之一。
随着近年来光纤通信技术的快速发展，光纤激光器的技术水平也不断提高。
目前，光纤激光器主要分为连续波激光器和脉冲激光器两大类。
1.连续波激光器：连续波光纤激光器具有高功率、高光束质量和高效率的特点。
随着半导体激光器和光纤技术的进步，连续波激光器在通信和材料加工领域得到了广泛应用。
光纤激光器国内外研究现状及发展趋势
光纤激光器国内外研究现状及发展趋势谭㊀威摘㊀要:光纤激光器是近年来发展起来的一种新型激光器件ꎬ也是目前国内外光电信息领域研究的热点技术之一ꎮ因在光学模式㊁使用寿命等方面的优点ꎬ光纤激光器已成为新一代固体激光器的代表ꎬ在国内外得到了广泛研究和迅速发展ꎬ有着广阔的发展前景ꎮ关键词:光纤激光器ꎻ光学系统ꎻ激光器一㊁光纤激光器的基本情况(一)光纤激光器的概念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ꎬ属于固体激光器的一种ꎬ但因增益介质形状特殊且具有典型的技术和产业优势ꎬ行业中一般将其与其他固体激光器分开进行研究ꎮ典型的光纤激光器主要由光学系统㊁电源系统㊁控制系统和机械结构四个部分组成ꎬ其中ꎬ光学系统由泵浦源㊁增益光纤㊁光纤光栅㊁信号/泵浦合束器及激光传输光缆等光学器件材料通过熔接形成全光纤激光器ꎬ并在电源系统㊁控制系统的驱动和监控下实现激光输出ꎮ同时ꎬ光纤激光器根据功率大小的不同采用不同的冷却方式ꎬ通常情况下ꎬ功率低于２００Ｗ时采用风冷结构ꎬ功率大于２００Ｗ时采用循环水制冷ꎬ以保证激光器在工业环境条件下可靠稳定运行ꎮ(二)光纤激光器的分类光纤激光器种类较多ꎬ根据其激射机理㊁器件结构和输出激光特性的不同可有多种不同的分类方式ꎮ根据目前光纤激光器技术的发展情况ꎬ其分类方式和相应的激光器类型主要有以下几种:１.按激光的工作模式分类按激光的工作模式可主要分为脉冲光纤激光器和连续光纤激光器ꎮ２.按输出激光功率大小分类按输出激光功率大小可分为:①低功率光纤激光器:平均输出功率小于１００Ｗ的光纤激光器ꎻ②中功率光纤激光器:平均输出功率在１００Ｗ至１ꎬ０００Ｗ的光纤激光器ꎻ③高功率光纤激光器:平均输出功率大于或等于１ꎬ０００Ｗ的光纤激光器ꎮ二㊁光纤激光器行业市场概况(一)全球激光器行业发展现状１.全球激光器行业市场规模和用途欧美等发达国家最先开始使用激光器ꎬ并在较长时间内占据较大的市场份额ꎮ随着全球制造业向发展中国家转移ꎬ亚太地区激光行业市场份额迅速增长ꎮ发展中国家在制造业升级过程中ꎬ逐步使用激光设备代替传统设备ꎬ对激光器的需求旺盛ꎬ系目前全球激光行业市场最主要的驱动力之一ꎮ２０１３~２０１７年ꎬ全球激光器行业收入规模持续增长ꎬ从２０１３年的８９.７０亿美元增加至２０１７年的１２４.３０亿美元ꎬ年复合增长率为８.５０％ꎮ随着大功率激光器技术突破和增材制造技术的成熟ꎬ预计未来激光器行业将持续快速增长ꎮ激光器用途十分广泛ꎬ目前主要应用于通信㊁材料加工㊁研发与军事运用㊁医疗美容等领域ꎮ２０１７年ꎬ全球激光器行业应用领域中材料加工相关的激光器收入５１.６６亿美元ꎬ占全球激光器收入的４２％ꎬ超越通信领域成为第一大激光器应用领域ꎻ研发与军事运用相关激光器收入９.２２亿美元ꎬ占全球激光器收入的７％ꎻ医疗美容相关激光器收入９.２０亿美元ꎬ占全球激光器的７％ꎮ２.工业激光器市场规模和用途近年来ꎬ全球工业激光器市场规模保持较快增长ꎬ全球工业激光器收入从２０１３年的２４.８７亿美元增加至２０１７年的４３.１４亿美元ꎬ年复合增长率为１４.７６％ꎮ２０１５年以来ꎬ工业激光器市场规模增速逐步加快ꎬ最近三年的市场规模增长率分别为８.９３％㊁１９.３６％和２６.１０％ꎮ(二)光纤激光器的市场状况自光纤激光器问世以来ꎬ高功率光纤激光器成为激光领域最为活跃的研究方向之一ꎮ随着新型泵浦技术的采用和大功率半导体激光器制造技术和工艺的进一步发展成熟ꎬ光纤激光器得到了飞速发展ꎮ过去１０年ꎬ光纤激光器在输出功率㊁光束质量和亮度等方面取得了巨大进步ꎮ光纤激光器效率和可靠性更高ꎬ通过开发更多的新工艺和加工方法ꎬ将推动光纤激光器在高端工业制造领域的进一步突破ꎮ光纤激光器的用途可以为打标㊁微材料加工㊁宏观材料加工三大类ꎮ其中ꎬ微材料加工包括了除打标以外ꎬ所有输出功率小于１ꎬ０００Ｗ的激光器应用ꎻ宏观材料加工包括了所有输出功率大于等于１ꎬ０００Ｗ的激光器应用ꎬ主要为金属切割和焊接ꎮ(三)国内光纤激光器市场竞争格局目前ꎬ我国光纤激光器行业处于快速成长阶段ꎬ普通低功率光纤激光器技术门槛较低ꎬ国产低功率光纤激光器的市场占有率超过８５％ꎮ高功率光纤激光器技术门槛较高ꎬ企业竞争主要围绕创新能力㊁研发实力㊁核心材料和器件产业链整合能力展开ꎬ目前高功率光纤激光器市场仍以欧美知名光纤激光器企业为主导ꎬ产品价格和附加值相对较高ꎬ２０１７年ＩＰＧ公司高功率光纤激光器销售收入８.６７亿美元ꎬ较２０１６年增长２.８９亿美元ꎬ增幅为４９.９１％ꎬ是其收入增长的主要来源ꎮ(四)全球光纤激光器市场规模预测２０１８~２０２０年全球光纤激光器市场规模ꎬ与其他激光器相比ꎬ光纤激光器具有转换效率高㊁光束质量好㊁体积小巧等优势ꎮ近年来ꎬ随着光纤激光技术的发展和下游行业需求的增加ꎬ光纤激光器市场规模保持快速增长ꎮ传统制造㊁汽车生产㊁重工制造等行业正越来越多的使用光纤激光器ꎻ同时ꎬ医疗美容㊁通信和航空航天领域也开始使用光纤激光器ꎮ全球光纤激光器的销售额将由２０１８年的１９.８１亿美元增加到２０２０年的２８.８５亿美元ꎬ年复合增长率为１３.３５％ꎮ作者简介:谭威ꎬ深圳技师学院ꎮ８４。
大功率高效率中红外光纤激光器的研究进展
物作为光纤材料的喇曼光纤激光器等几个方 面的研究进展进行 了介绍。
１ 简 介
大功率 、 高效率 、 高可靠性的波长为 ２ ｍ和 ３ ｍ 的中红外辐射源在 国防 、材料加 工 、探测和 医疗 等
管泵浦 功率 ．该 激光器 的最 大光一 光转换 效率 约为 ３％。在实 际应用 中 ，一 般都要求 激光器具有 较高 ０ 的效率 ．所 以开发效 率更 高 、结构更 简单 的中红外 光纤激光系统是该领域的一个主要研究 目标 。 本文所要论述的内容主要包括以下几个方面 ： ａ 高功率 ２ ． ｍ光纤激 光；
在输 出功率 达 到约 １４Ｗ 时 明显 下降 ． ０ 其原 因是光
纤热 载的增加 ，这里假设 电介质镜反射率 很高时 的 腔 内光强 与电介质反射镜 的预期 连续波损耗 阈值相
同。几何 尺寸是 光纤 末端损伤 的一个重要原 因。即
浓 度 比率 较 高 且伴 随 的 Ｔ ，浓 度 较 高 （ ２ｗ． ｍ ＞ ｔ ％）
相抗衡 ，Ｔ 子发光 的量子效率 接近 ２ 这个 高 ｍ 离 ，
很多领域都有着广泛的需求 。２Ｌ ｍ波段的激光是由 Ｌ
掺 Ｔ 、掺 Ｈ ｍ ｏ 的光纤作 为增 益介 质产生 的，由于 水分子在该波长附近有很强 的中红 外吸收峰 ，因此 用该波段激光器进行手术 时，激 光照射部位血 液会 迅速凝结 ，手术创面小 ，止血性 好 ，又 由于该 波段 激光对人 眼是安全的 ，所以掺 Ｔ ｍ 和掺 Ｈ ２ ｍ ｏ的 光纤激光器在 医疗 和生物学研究 方面有广泛 的应用 前景。 高功率二极管泵浦技术加上现有的近红外波
光纤激光器及其应用
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表1 几类激光器性能的比较
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光纤激光器可用于材料加工和制造
不同材料加工所需光纤激光器功率如下: 金属切割:500w~2kw； 金属焊接和硬焊:500w~20kw； 金属淬火和涂敷:2~20kw； 玻璃和硅切割:500w~2kw； 聚合物和复合材料切割为200w~1kw； 快速印刷和打印:20w~1kw； 软焊和烧结为50~500w； 消除放射性沾染为300w~1kw。
申请了十几项专利技术。
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国内研究概况
（2）南开大学在研制出短脉冲光纤激光器的同 时，大胆创新，率先研制出了双包层光纤光栅，为 双包层光纤激光器的全光纤化研究，迈出了重要的 一步。
（3）武汉烽火通信成功推出了完全达到商用水 平的双包层掺镱光纤产品。据悉，通过上海光机所 试用，其斜率效率达到66％以上，在选用合适的光 纤长度和泵浦功率的条件下，可实现100W以上的 激光功率输出，达到国际先进水平。
CO2和YAG激光器： 体积大；高功耗；短 寿命；高维护费用； 使用不方便。
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掺镱光纤激光器：体积小；低功耗；长寿命 ；
低成本，免维护；光束质量好，工作面处功率 密度高；光纤传输到工作面，使用方便。
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深圳大族激光YLP-10光纤激光打标机
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YLP-10光纤激光打标机技术参数
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随着光通信的迅猛发展，光纤制造工艺与半 导体激光器生产技术日趋成熟，为光纤激光器 和放大器的发展奠定基础。英国的南安普敦大 学和通讯研究实验室、德国汉堡技术大学、美 国的Polaroid Corporation,Bell实验室，日 本的ＮＴＴ、Ｈｏｙａ均在光纤激光器研究中 取得许多重要成果。
光纤光栅在高功率连续光纤激光器中的发展及展望
背景介绍
掺铥光纤激光器是一种基于铥离子（Tm）在光纤中的掺杂和激活而形成的光 纤激光器。由于铥离子具有较长的激发态寿命和较高的量子效率，因此掺铥光纤 激光器具有较高的转换效率和单色性好的优点。此外，掺铥光纤激光器还具有较 高的抗化学腐蚀性和温度稳定性，因此在恶劣环境下也有较好的应用前景。
研究进展
4、光栅反馈：在某些高功率连续光纤激光器中，光纤光栅还可以作为反馈 元件，实现对激光器输出波长的监控和调节。
参考内容
引言
随着科技的不断发展，激光技术已经广泛应用于工业、医疗、科研等领域。 在各种激光器中，光纤激光ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ以其高效率、高可靠性、长寿命等优点逐渐成为研 究的热点。特别是高功率连续掺铥光纤激光器，由于其在军事、工业和医疗等领 域具有广泛的应用前景，因此备受。本次演示将介绍高功率连续掺铥光纤激光器 的研究进展。
光纤光栅在高功率连续光纤激光 器中的应用发展
随着高功率连续光纤激光器的不断发展，对光纤光栅的需求也在不断增加。 光纤光栅在高功率连续光纤激光器中的应用主要包括以下几个方面：
1、波长选择：光纤光栅可以作为滤光片，只允许特定波长的光通过，从而 实现对激光波长的精确控制。这对于高功率激光器的应用非常重要，因为波长的 精确控制可以避免热效应和非线性效应，从而提高激光器的稳定性和效率。
三、高功率光纤激光器的理论研 究
1、数值模拟：数值模拟是研究高功率光纤激光器的重要手段。通过建立数 学模型，对光纤激光器的性能进行模拟和分析，可以预测和优化光纤激光器的性 能参数，提高其转换效率和光束质量。
2、非线性光学效应：高功率光纤激光器在输出功率较高时，会产生非线性 光学效应，如自聚焦、自脉动等。这些效应会对光纤激光器的性能产生影响，因 此需要对这些效应进行理论研究，以优化光纤激光器的设计。
光纤激光器国内外研究现状及发展趋势
光纤激光器国内外研究现状及发展趋势光纤激光器是目前激光技术领域中的重要研究方向之一、它以光纤作为激光光路的传输媒介，具有输出光束质量高、功率稳定等优势，广泛应用于通信、医疗、工业等领域。
本文将从国内外研究现状和发展趋势两个方面进行讨论。
首先，光纤激光器的国内研究现状。
我国在光纤激光器领域的研究取得了一定的成果。
例如，我国科学家在光纤激光器技术方面进行了大量的探索和研究，研制出了一系列具有自主知识产权的光纤激光器。
这些光纤激光器在传输功率、波长范围、光束质量等方面取得了较高的性能，具有较好的应用前景。
此外，我国在光纤激光器的相关领域也取得了一定的突破。
例如，在光纤材料与制备技术方面，我国科学家成功研制出了高硅石英光纤，使得光纤激光器的输出功率得到了大幅度的提升；在光纤激光器的激光调制与控制技术方面，我国科学家开创性地提出了多光束合成技术，实现了光纤激光器输出光束的形态调控；在光纤激光器的应用领域，我国科学家积极探索光纤激光器在医疗美容、材料加工等领域的应用，取得了一系列重要的应用成果。
其次，光纤激光器的国外研究现状。
与我国相比，国外在光纤激光器领域的研究起步较早，取得了许多重要的研究成果。
例如，美国、德国、日本等国家在光纤激光器的高功率、超快脉冲等方面的研究领先于世界，其研发的高功率、高光束质量的光纤激光器已经在军事、工业等领域得到了广泛应用。
另外，国外科学家在光纤激光器的性能提升和应用拓展方面也取得了一系列重要的突破。
例如，近年来，国外研究机构和企业在光纤激光器的波长可调、频率可调等方面进行了大量研究，并取得了重要的研究成果。
这些成果不仅提高了光纤激光器的功能多样性，还拓展了其在通信、医疗、生物科学等领域的应用空间。
最后，光纤激光器的发展趋势。
随着激光技术的不断进步，光纤激光器在功率、波长、频率、束质量等方面仍有很大的发展空间。
未来，光纤激光器的发展趋势主要体现在以下几个方面：首先，光纤激光器的功率将继续提升。
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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。
2.1.2稀土掺杂光子晶体光纤光子晶体的概念于1987 年提出，【4】而光子晶体光纤(Photonic Crystal Fiber，PCF)的概念最早由Russell.ST.J 等人于1992 年提出。
【5】它是在石英光纤中沿轴向均匀排列空气孔，从光纤端面看，存在周期性的二维结构。
与普通单模光纤不同，PCF 是由其中周期性排列空气孔的单一石英材料构成，所以又被称为多孔光纤(Holey Fiber)或微结构光纤(Micro-Structured Fiber)。
PCF 具有特殊的单模传输特性、弯曲特性、色散特性和非线性特性等，具有普通光纤不具备的优点，通过改变空气孔的大小和排列而使PCF 特性改变的可调节性，预示着PCF 将会有广泛的应用前景。
图3 具有双包层结构的稀土掺杂光子晶体光纤（引自文献【6】）在稀土掺杂双包层石英光纤的MCVD 工艺中，只能通过纤芯直径和数值孔径的控制才能实现单模输出。
这种方法存在两个问题，一是纤芯直径的增加受到工艺和其他参数(如数值孔径、光纤损耗)的限制不能自由设计；二是纤芯和内包层的折射率差不能精确控制。
而稀土掺杂双包层PCF 的导波性质主要取决于光纤的结构而与材料无关，可以将稀土掺杂双包层PCF 的模场面积增大，以降低光纤内的功率密度和控制光纤产生非线性现象，目前这种具有大模场面积的稀土掺杂双包层PCF 已在高功率光纤激光器研制中受到重视，并将进一步提高光纤激光器的功率水平。
为了提高泵浦光的耦合效率，稀土掺杂双包层PCF 的内包层数值孔径需要尽可能高。
采用低折射率涂料做石英光纤外包层，可以将数值孔径提高到1.46～1.48，而这也是该工艺的极限水平。
稀土掺杂双包层PCF 则很容易突破这个极限，提高内包层的空气填充比例，增大光纤内包层和纤芯的相对折射率差可增大光纤内包层的数值孔径，可以高达0.9。
目前内包层数值孔径为0.8 的掺镱双包层PCF 已经在实验室被制备出来。
【7】具有保偏特性的稀土掺杂双包层PCF 是另一个值得关注的发展方向，【8】通过改变x、y 轴靠近纤芯附近的空气孔的直径，可以引起两个正交轴上有效折射率的差异，从而在光纤内引入双折射，可比普通保偏光纤大一个数量级，达10-3量级。
2.2 泵浦光耦合技术2.2.1 端面耦合技术端面耦合技术将泵浦光聚焦到双包层光纤内包层端面处，直接耦合到双包层光纤中，这种技术最大的特点在于结构简单，易于实现，因此端泵浦技术在包层泵浦技术发展的初期被处于科技前沿的国内外研究者广泛采用。
【9】根据泵浦光和接受双包层光纤两者的数值孔径和光斑大小，设计合适的透镜组将泵浦光耦合进双包层光纤，在泵浦光功率较高时，这种方法因受光面积所限，光纤端面处的光密度极高，故易造成光纤端面损伤；另一大缺陷在于，相对于耦合光斑来说，光纤端面接受面积太小，以至于稍微的位置偏移都会引起耦合效率的急剧下降。
图4 光纤合束器耦合技术（引自文献【10】）锥形光纤耦合方式是一种改进的端泵浦耦合方式，主要依靠锥形光纤将尾纤输出的大模场直径光斑压缩进横截面相对较小的双包层光纤中。
这种方式耦合效率高于普通的端泵耦合方式，只是不能实现环形激光腔结构及激光放大器，且不适用于多个高能激光泵源的同时泵浦。
为了实现多个泵浦源的同时泵浦，研究者对锥形光纤耦合技术稍作改进，发展了光纤合束器耦合技术。
【10】如图 4 所示，这种耦合技术将多根多模光纤组成的光纤束逐渐收缩为单根与双包层光纤尺寸相匹配的多模光纤，再与双包层光纤连接。
该技术适用于多个带尾纤的大功率LD 同时泵浦。
它可以将光纤束中心的一根多模光纤替换为适于信号光传输的单模光纤与双包层光纤纤芯熔接，这样泵光可以从多模光纤耦合到掺杂光纤内包层中，而信号光可以从中心的单模光纤耦合到纤芯中，从而解决了锥形光纤无法实现环形腔结构设计的弊端，并且使得多路泵浦成为可能。
2.2.2 侧面耦合技术侧面耦合技术是将双包层光纤的一段涂敷层及外包层剥除后，在内包层的一个侧面，泵浦光经一定的耦合方式注入双包层光纤内包层。
这种耦合方式使双包层光纤两端自由，易于实现各种灵巧的激光腔结构，而且泵浦位置可自由选择，便于实现双向泵浦及多点阵列式泵浦，以获得更大的输出光功率。
斜角光纤耦合技术是目前最受到关注的侧面耦合技术，它是将将数根矩形光纤或玻璃丝排列成光纤排，前端面与条状LD 输出面通过微柱透镜耦合(见图5)，后端的光纤或玻璃丝各自独立，每根末端均磨成斜角，分别在双包层光纤内包层侧面的不同位置耦合，适用于多点泵浦。
其主要优点是工艺简单，应用广泛。
图5 光纤排耦合前端结构示意图（引自文献【10】）2.3 激光合成技术2.3.1 激光波长合成作为激光合成两项关键技术之一，激光波长合成技术是激光功率的一种非相干合成。
通过将多个相近激光波长叠加，在近场或远场获得光场分布的叠加，获得较好的光束质量。
在光纤激光器研究的早期，输出功率普遍较低，因此激光波长合成技术受到人们的重视。
但是对于较高功率的光纤激光器，由于激光功率的提高增加了激光器光谱特性的不稳定性，造成波长合成后光束质量的下降。
为了解决功率和光谱劣化之间的矛盾，提高合成效率，只能在低功率谐振腔内获得需要的多个稳定波长，在波长合成之前分别进行功率放大，这样既能获得稳定的波长输出，又能获得需要的功率输出。
有关研究结果采用MOPA 结构设计实现了上述方案，获得总6,W 的激光功率，合成后光束质量与单个掺镱光纤激光器光束质量一样，M2为 1.14。
【11】2.3.2 激光功率相干合成激光相干合成技术是近年来激光合成领域研究的热点，它的基本思路是将多路激光束经相干控制后合成一束光，从而由许多中等功率的激光器获得高功率的单束激光输出，同时保持良好的光束质量。
假定参与激光功率相干合成的光纤激光器数目为N，激光功率为P，相干合成后总功率理论上将达到NP，激光仍然能接近衍射极限输出。
激光功率相干合成技术的关键是实现各路激光的相位锁定。
美国空军研究实验室Shay T M 等对5 路百瓦级光纤放大器进行相干合成获得了725,W 的总功率输出。
【12】Kozlov 等人采用一个2×2 熔融拉锥光纤耦合器的锥形耦合面，与光纤光栅对构成“三镜”谐振腔，实现了激光模场空间分布和波长的同时合成。
【13】Shirakawa 同样采用腔内光纤耦合器实现了 2 路和 4 路光纤激光器的相干合成，效率分别达到93.6%,、95.6%,。
【14】同样是腔内激光功率的相干合成，Sabourdy 基于Mach-Zehnder 干涉原理，【15】演示了 2 路和 4 路光纤激光器的相干合成，效率分布达到99%,、95%,，同时实现了60,nm 宽的波长调谐输出。
总结近年来，大功率光纤激光器关键技术的研究取得了巨大进展，双包层增益光纤取代了单包层光纤成为高功率光纤激光器主要增益介质，光子晶体光纤则是将来可能应用于高功率光纤激光器的另一种介质；高效率泵浦耦合技术是高功率光纤激光器的另外一个重点，适应于不同目的的端面泵浦、侧面泵浦耦合方式高效而且工艺逐渐成熟；激光器波长合成技术对于激光功率和亮度提高的贡献有限，而相干合成技术的效率较高，仍然是当前国内外研究的一个热点。
引用文献【1】任国光，伊炜伟，屈长虹。
高功率光纤激光器及其在战术激光武器中的应用。
1001 －5078( 2015)10 －1145 －07 。
【2】Pask H M，Archambault J L，Hanna D C，et al. Operationof cladding-pumped Yb-doped silica fiber lasers in1,um region[J]. Electron Lett. ，1994，30(11)：863- 865.【3】宁鼎，黄榜才，项阳，许兆文，吕可诚。