大功率光纤激光器技术及其应用
高功率IPG光纤激光器应用简介
高功率IPG光纤激光器应用简介一、IPG光纤激光器简介1.光纤激光器简介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，光纤激光器可在光纤放大器的基础上开发出来:在泵浦光的作用下光纤内极易形成高功率密度，造成激光工作物质的激光能级“粒子数反转”，当适当加入正反馈回路(构成谐振腔)便可形成激光振荡输出。
2.光纤激光器的优势首先是使用成本低，光纤激光器替代了不稳定或高维修成本的传统激光器。
其次，光纤激光的柔性导光系统，非常容易与机器人或多维工作台集成。
第三，光纤激光器体积小，重量轻，工作位置可移动。
第四，光纤激光器可以达到前所未有的大功率(至五万瓦级)。
第五，在工业应用上比传统激光器表现更优越。
它有适用于金属加工的最佳波长和最佳的光束质量，而且光纤激光器在每米焊接和切割上的费用最低。
第六，一器多机，即一个激光器通过光纤分光成多路多台工作。
第七，免维护，使用寿命长。
最后，由于其极高的稳定性，大大降低了运行中对激光质量监控的要求。
简单来说就是高功率下的极好光束质量，高光束质量下的极好电光效率，高功率高光束质量下的极小体积、可移动性和柔性。
3.IPG简介全球最大的光纤激光制造商IPG Photonics由Valentin Gapontsev博士于1991年创建，总部设在美国东部麻省。
IPG在德国、美国、俄罗斯和意大利设有生产、研发基地，并在全球设有销售和服务网点，覆盖美国、英国、欧洲、印度、日本、韩国、新加坡和中国，并于2006年在美国纳斯达克上市。
十八年来，IPG致力于纵向合成，所有的核心配件均为IPG研发、生产和拥有，同时也是唯一一个能为客户提供高性价比的光纤和半导体激光器的厂家。
高功率是IPG的优势。
全世界已有上千台IPG的高功率(>1KW)光纤激光器在汽车制造、船舶制造、海上平台和石油管道、航空航天和技术加工等工业领域中得以应用。
在日本，我们向丰田、三菱、住友在内的客户售出了数百台IPG的大功率光纤激光器。
光纤激光器的特点与应用
光纤激光器的特点与应用光纤激光器是在EDFA技术基础上发展起来的技术。
近年来，随着光纤通信系统的极大的应用和发展，超快速光电子学、非线性光学、光传感等各种领域应用的研究已得到日益重视。
光纤激光器在降低阂值、振荡波长范围、波长可调谐性能等方面，已明显取得进步。
它是目前光通信领域的新兴技术，它可以用于现有的通信系统，使之支持更高的传输速度，是未来高码率密集波分复用系统和未来相干光通信的基础。
1.光纤激光器工作原理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1所示。
掺稀土元素的光纤放大器推动了光纤激光器的发展，因为光纤放大器可以通过适当的反馈机理形成光纤激光器。
当泵浦光通过光纤中的稀土离子时，就会被稀土离子所吸收，这时吸收光子能量的稀土原子电子就会激励到较高激射能级，从而实现离子数反转。
反转后的离子数就会以辐射形式从高能级转移到基态，并且释放出能量，完成受激辐射。
从激发态到基态的辐射方式有两种，即自发辐射和受激辐射，其中受激辐射是一种同频率、同相位的辐射，可以形成相干性很好的激光。
激光发射是受激辐射远远超过自发辐射的物理过程，为了使这种过程持续发生，必须形成离子数反转，因此要求参与过程的能级应超过两个，同时还要有泵浦源提供能量。
光纤激光器实际上也可以称为是一个波长转化器，通过它可以将泵浦波长光转化为所需的激射波长光。
例如掺饵光纤激光器将980nm的泵浦光进行泵浦，输出1550nm的激光。
激光的输出可以是连续的，也可以是脉冲形式的。
光纤激光器有两种激射状态，三能级和四能级激射。
三能级和四能级的激光原理如图2所示，泵浦(短波长高能光子)使电子从基态跃迁到高能态E4或者E3，然后通过非辐射方式跃迁过程跃迁到激光上能级E43或者E3 2，当电子进一步从激光上能级跃迁到下能级E扩或者E3，时，就会出现激光的过程。
高功率光纤激光器原理和应
光纤激光器原理
Laser （Light amplification by the stimulated emissioLDM#
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有源光纤
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• 光纤输出端（connector)与插入式连接头（bayonet)形成电子回 路，可有效监控光纤的状态。
• 光纤输出端有水循环冷却装置，可有效带走激光传输及反射所产 生的热量，保证光纤输出端的安全。
• 在激光器中，有探测器对激光反射进行监控，一旦反射强度超过 阈值，激光器将会报警，避免持续高反，损坏光纤或激光器。
光纤模组
全光纤激光模组
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注意事项
• 开关机顺序 • 不同季节的注意事项 • 日常保养的注意事项 （激光器，水冷机，空调） • Chiller Tune 软件使用 • LaserNet使用
FFBD
FFBD
Interlock
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IPG 光纤概述
1. 光纤外型 2. 光纤原理 3. 光纤结构 4. 光纤型号 5. 最小弯曲半径与盘绕半径 6. 光纤如何实现自我保护
1 光纤外形
2 光纤的原理
光纤是一种高度透明的玻璃丝，由纯石英经复杂的工艺拉制而成。 光纤→中心部分(芯Core)＋同心圆状包裹层(包层Clad)＋涂覆层
特点：ncore>nclad ⇒光在芯和包层之间的界面上反复进行全反射，并在光纤中传递下 去
3 光纤的结构
4 光纤的型号
5 在有应力（Stressed)与无应力（ Unstressed)状况下最小弯曲半径的 区别
光纤激光器的原理及应用
光纤激光器的原理及应用引言机器人激光切割成套设备是基于机器人机构，利用光纤激光器产生的大功率高能密度定向激光，实现汽车用钢板等板材自动切割的成套生产设备。
由于光纤激光采用光纤传输，可将光束传送到远距离加工点，并且光纤自身可自由变换形状，在机器手的夹持下，其运动由机器手的运动决定，因此能匹配自由轨迹加工，完成平面曲线、空间的多组直线、异形曲线等特殊轨迹的激光切割。
激光加工在工业中所占的比重已经成为衡量一个国家工业加工水平高低的重要标志。
切割、焊接是汽车白车身制造中的重要生产工艺，尤其在新车型开发和小批量定制中，采用先进的激光切割(代替部分修边—冲孔工序的模具)可以大大提高开发效率、降低开发成本，从而使得激光切割的应用倍受青睐。
1.影响光纤激光器能量传输的主要因素由于激光在光纤中不可避免地会产生吸收、散射及透射等现象，所以导致光纤传输激光功率随光纤长度的增加而衰减。
通常用dB数来表示衰减度，dB值用下式计算式中，是衰减前的激光功率；P是衰减后的激光功率。
对于由传输长度引起的衰减来说，表示光纤中x=0处的激光功率，P是激光从x=0传播到x=x处的功率。
由式(1)可知，P(x)和的关系满足式中，x的单位为km，表示每千米衰减的dB数。
从式(1)可以看出，当耦合光纤足够长时，即使光纤的值较小，光纤长度引起的衰减也不可忽视。
对于激光能量分布按Gauss分布的光纤，其传输的激光功率密度(或称激光强度)I可认为与纤芯半径a的平方成反比，即因此，若保持光纤传输的激光功率不变，减小光纤芯径即减小传输激光能量的光纤纤芯的横截面面积，则光纤传输的激光功率密度将增加。
光纤耦合引起的衰减不容忽视。
例如在激光二极管点火中，激光二极管与光纤的耦合，光纤与光纤之间的耦合，光纤与点火器之间的耦合都存在能量损失。
激光的热效应也是不容忽视的。
在激光点火中，通常情况下，正是利用激光的热效应来引燃、引爆含能材料。
因此，光纤包层及封装材料的传热系数越大，热散失越多，光纤最终输出的能量损失越大。
高光束质量100kw光纤激光器核心技术及其产业化
高光束质量100kw光纤激光器核心技术及其产业化高功率光纤激光器是一种重要的激光器技术，其核心技术为光纤激光增益介质和光纤功率扩展技术。
高光束质量100kw光纤激光器的产业化是激光器领域的重大突破，具有广阔的应用前景。
光纤激光增益介质是高功率光纤激光器的核心技术之一。
光纤激光增益介质具有优异的光学性能和热学性能，能够实现高效率的能量转换。
常见的光纤激光增益介质包括掺铒光纤、掺镱光纤和掺钕光纤等。
掺铒光纤在1550nm波段具有较高的增益系数和较宽的增益带宽，适合用于光纤激光器的工作波长。
掺镱光纤在1064nm波长处具有高效的增益转换效果，适合用于高功率光纤激光器。
掺钕光纤在1030nm波长处具有优异的光学性能，可以实现高效率的激光发射。
光纤功率扩展技术是高功率光纤激光器的另一个核心技术。
光纤功率扩展技术能够有效地将光纤激光器的输出功率提升到100kW以上。
常见的光纤功率扩展技术包括束芯放大技术和高效能输入耦合技术。
束芯放大技术通过在光纤束芯中注入大功率激光，使激光功率得到有效扩展。
高效能输入耦合技术通过设计优化的光纤耦合结构，将激光能量有效地输入到光纤中，实现高效的功率扩展。
高光束质量100kW光纤激光器的产业化具有重要的意义。
首先，高光束质量的光纤激光器可以实现高精度、高效率的加工。
高光束质量意味着激光束的聚焦能力更强，能够实现更高精度的加工。
其次，高光束质量的光纤激光器可以实现更快速的加工速度。
高光束质量意味着激光束的光斑质量更好，能够实现更高的加工速度。
再次，高光束质量的光纤激光器可以实现更大范围的应用。
高光束质量意味着激光束的能量分布更均匀，能够实现更大范围的应用需求。
为了实现高光束质量100kW光纤激光器的产业化，需要解决一系列技术难题。
首先，需要解决光纤激光增益介质的制备技术。
当前，掺铒光纤和掺镱光纤的制备技术已经相对成熟，但仍需要进一步提高其光学性能和热学性能。
其次，需要解决光纤功率扩展技术的瓶颈问题。
大功率光纤激光技术及应用
大功率光纤激光技术及应用光纤激光技术是一种高效、高精度、高能量密度的激光技术，具有广泛的应用前景。
其中，大功率光纤激光技术是近年来发展最为迅速的一种激光技术之一。
本文将从以下几个方面介绍大功率光纤激光技术及其应用。
一、大功率光纤激光技术的原理大功率光纤激光器是利用掺镱、掺铒等稀土元素掺杂在二氧化硅或氟化物玻璃等材料中制成的激光器。
其工作原理是：利用泵浦源（通常为半导体激光器）将能量传输到掺镱或掺铒的玻璃纤维中，使其产生受激辐射，从而得到单色、相干性好、束斑质量高的输出激光。
二、大功率光纤激光器的优点1. 高效能：大功率光纤激光器具有高转换效率和低热损失，能够将电能转换为更多的可见和近红外激光输出，从而提高了能量利用率。
2. 高品质：大功率光纤激光器的输出具有单色性好、相干性高、束斑质量好等特点，适用于需要高精度加工和检测的领域。
3. 高可靠性：大功率光纤激光器采用了无腔共振结构，没有反射镜和其他易损部件，因此具有较高的稳定性和可靠性。
三、大功率光纤激光器的应用1. 工业制造大功率光纤激光器在工业制造领域中得到广泛应用。
例如，它可以用于金属切割、焊接、钻孔等加工过程中，由于其输出能量密度高、精度高等特点，在加工效果上比传统机械加工方式更优秀。
同时，它还可以用于半导体材料的刻蚀和微细加工等领域。
2. 医疗美容大功率光纤激光技术在医疗美容领域也有着广泛应用。
例如，在皮肤修复方面，它可以被用来治疗皮肤色素沉着、痤疮、红血丝等问题，同时还可以用于皮肤紧致和去除皱纹等方面。
3. 科学研究大功率光纤激光技术在科学研究领域也有着广泛的应用。
例如，它可以被用来进行原子物理实验、量子计算和量子通信等领域的研究。
4. 其他应用大功率光纤激光技术还可以被应用于雷达测距、军事防御、环境监测等领域。
四、总结综上所述，大功率光纤激光技术具有高效能、高品质和高可靠性等优点，在工业制造、医疗美容、科学研究以及其他领域都有着广泛的应用前景。
大功率全光纤激光器及其产业化分析
大功率全光纤激光器及其产业化分析大功率全光纤激光器是一种使用光纤作为放大介质的激光器。
相比传统的激光器，全光纤激光器具有高效率、高品质激光输出、紧凑结构等优点，因此在众多应用领域具有广阔的发展前景。
下面将对大功率全光纤激光器及其产业化进行分析。
首先是大功率全光纤激光器的特点。
相比其他激光器，大功率全光纤激光器具有以下优势：一是高效率。
全光纤激光器采用光纤作为放大介质，具有高光电转换效率和低自发辐射损耗，能够将输入光功率更高效地转换为激光功率输出。
二是高品质激光输出。
光纤的热导特性使得激光输出具有较好的纵模稳定性和较低的相干长度，适用于精密加工、激光雷达等需要高品质激光输出的应用。
三是紧凑结构。
全光纤激光器采用光纤器件和光纤连接技术，结构紧凑，便于集成和应用。
其次是大功率全光纤激光器的应用。
目前，大功率全光纤激光器已在多个领域得到应用。
一是材料加工领域。
全光纤激光器具有高功率和高光束质量的特点，适用于金属切割、焊接、打标等各类材料加工应用。
二是通信领域。
全光纤激光器具有高光电转换效率和较低的噪声特性，适用于光纤通信系统中的信号放大和光纤光谱分析等应用。
三是医疗领域。
全光纤激光器可用于医疗美容领域的皮肤去痣、毛发去除、血管治疗等应用。
最后是大功率全光纤激光器的产业化分析。
随着大功率全光纤激光器技术的不断成熟和应用的扩大，相关企业在激光器制造、集成以及应用领域都有所发展。
在激光器制造方面，光纤生产企业和激光器系统生产商可以互相合作完成光纤激光器的制造。
在集成方面，由于全光纤激光器结构较简单，可以通过集成技术实现不同器件的集成，提高激光器的性能和稳定性。
在应用方面，大功率全光纤激光器的应用领域广泛，有着巨大的市场需求，相关企业可以通过开发适用于不同领域的应用解决方案来开拓市场。
综上所述，大功率全光纤激光器具有高效率、高品质激光输出、紧凑结构等特点，已经在材料加工、通信、医疗等领域得到广泛应用。
目前，相关企业在激光器制造、集成和应用领域都有所发展，产业化趋势明显。
高功率连续光纤激光器用途
高功率连续光纤激光器用途高功率连续光纤激光器是一种能够输出高功率连续激光束的光学设备。
它利用了光纤的优异特性，如高效率、高光束质量和长寿命等，成为各种应用领域中不可或缺的重要工具。
以下是高功率连续光纤激光器的一些主要用途。
1. 材料加工：高功率连续光纤激光器在材料加工方面具有广泛的应用。
例如，在金属切割和焊接领域，激光器的高功率和高能量密度使其能够轻松地处理各种金属材料，如钢、铝和铜等。
此外，激光器还可以用于刻蚀、打标和钻孔等细微的材料修饰任务。
2. 激光医疗：高功率连续光纤激光器在激光医疗领域中也有广泛的应用。
激光器的高功率和可调谐的波长使其成为眼科手术、皮肤修复和毛发去除等多种医疗程序的理想选择。
此外，激光器还可以用于癌症治疗、疤痕修复和血管疾病等其他医疗应用。
3. 科学研究：高功率连续光纤激光器也是科学研究中不可或缺的工具之一。
例如，在物理学和化学领域，激光器可以用来进行光谱分析、光散射和拉曼光谱等实验研究。
此外，激光器还可以用于光学显微镜、干涉测量和光学相干断层扫描等高分辨率成像技术。
4. 通信：高功率连续光纤激光器在通信领域中也有重要的应用。
激光器的高功率输出和大带宽使其成为高速光纤通信系统的关键部件。
激光器可以用于光纤放大器、光纤光栅和光纤耦合器等设备，用于增强、调制和传输光信号。
5. 军事应用：高功率连续光纤激光器在军事应用领域中有着广泛的需求。
例如，激光器可以用于目标照明、精确定位和激光导引等任务。
此外，激光器还可以用于激光雷达、光电子战和远程探测等系统。
6. 光通信：高功率连续光纤激光器在光通信领域也有着重要的作用。
激光器的高功率输出和高光束质量使其成为光纤通信系统中的关键光源。
激光器可以用于长距离、高速的光纤通信系统，提供稳定、高效的光信号传输。
7. 光学测量：高功率连续光纤激光器在光学测量方面也有广泛的应用。
例如，在激光雷达和光学测距仪中，激光器的高功率和短脉冲宽度使其成为精确测量目标距离和速度的理想选择。
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的构想 , 但直到 20 世纪 80 年代, 随着激光二极管泵浦技术的发展和双包层结构光纤的提出 , 光纤激光 现于世第 21 卷 第 6 期 山 东 科 学 Vol. 21 No. 6 2008 年 12 月 SHANDONG SCIENCE Dec. 2008文章编号: 1002 4026( 2008) 06 0072 06大功率光纤激光器技术及其应用 宋志强( 山东省 科学院激光研究所, 山东 济南 250014)摘要: 光纤激光器是当今光电子技术研究领域中最炙手可热的研究课题, 尤其是大功率光纤激光器, 已在很多领域表现 出取代传统 固体激光 器和 CO 2 激光器 的趋势。
本文 从光纤激 光器的结构 出发, 详细论述 了大功率光纤激光器的工作原理和关键技术, 重点介绍了应用更为广泛 的脉冲型 光纤激光器 技术, 最后简单 列举了大功率光纤激光器的优势及其在工业加工、国防、医疗等领 域里的应用情况。
关键词: 光纤激光器; 包层泵浦技术; 双包层掺杂光纤; 光纤光栅; 应用中图分类号: TN249 文献标识码: A The Development of High Power Fiber Laser and Its ApplicationsSONG Zhi qiang( Institute of Laser , Shandong Academy of Sciences , Jinan 250014, China )Abstract: The technology of fiber lasers is one of research focuses topics in current optoelectronic area,especially for a high power fiber opt ic laser that has exhibited a tendency substituting traditional solidstate laser and CO 2 laser in many areas. We fully expound its principles and some key technologies fromits structure, emphasize the technology of a pulse fiber optic laser that is more widely applied, andenumerate its superiorit ies and applications in such areas industrial processing, national defense, medicalservice, etc.Key words: fiber optic laser; cladding pump; double clad rare earth doped fiber; fiber Bragg grating;application所谓光纤激光器就是利用稀土掺杂光纤作为增益介质的激光器, 它的发展历史几乎和激光器技术一样长。
早在 20 世纪 60 年代初, 美国光学公司的 E. Snitzer 等人就已经提出了掺稀土元素光纤激光器和放大器 [ 1][ 2]器才进入了一个蓬勃发展的阶段。
最近十年, 适合各种不同应用目的和领域的光纤激光器已雨后春笋般涌 [ 3- 5] 。
1 工作原理及关键技术同其他类型激光器一样, 光纤激光器主要由泵浦源、谐振腔和增益介质三要素构成, 具体包括泵浦 LD 、 DCDF 、大模场 FBG 和光纤合束器等, 如图 1 所示。
光纤激光器的所有器件均可由光纤介质制作, 因此光纤技 术是决定光纤激光器性能的关键因素。
收稿日期: 2008 08 23基金项目: 山东省仪器设备改造项目资助( 2007GG1TC04039) 。
作者简介: 宋志强( 1982- ) , 男, 硕士, 主要研究方向为大功率光纤激光器技术。
E mail: zhiqiangs@ gmail. com纤 。
这种光纤能更有效的提高泵浦光吸收系出功率, 尤其是在脉冲光纤激光器中得到了体现 。
另外, 光子晶体光纤( PCF)第 6 期 特种光纤技术1. 1 宋志强: 大功率光 纤激光器技术及其应用 图 1-14大功率全光纤激光器结构原理图 73 起初, 光纤激光器采用直径小于 10 m 的掺杂纤芯作为激光和泵浦光的共同波导, 由于 LD 泵浦光只能 从面积极小的端面进入纤芯且只能采用单模 LD 泵浦, 导致泵浦耦合效率很低, 光纤激光器输出功率不高, 限制了其应用。
1988 年, E. Snitzer 等人提出了基于包层泵浦技术的双包层结构光纤使得这一问题得到解决。
双包层光纤结构如图 2 所示, 它是在单包层光纤的基础上围绕掺杂纤芯增加了一个内包层作为泵浦光的传输波导, 多模泵浦光可在内包层中传输并不断穿越纤芯而被其中的掺杂离子吸收, 而产生的激光仍由纤芯波导传输以保证其高光束质量。
双包层光纤的内包层直径一般在 40~ 500 m, NA 一般在0. 2~ 0. 5 之间, 用以传输大功率多模泵浦光; 掺杂纤芯直径一般在 5~50 m, NA 在 0. 05~ 0. 22 之间, 对于具有大模场面积图 2 双包层掺杂光纤结构原理图的双包层光纤, 虽然理论上其纤芯支持多种模式, 但可以通过弯曲损耗等方法使其输出单模激光。
由于内包层有较大的截面积和数值孔径, 可容许千瓦级多模半 导体泵浦激光进入其中, 从而大大提高了光纤激光器的单模输出功率。
纤芯的掺杂浓度以获得高泵浦吸收, 避免浓度淬灭效应和热学问题, 降低背景损耗为标准。
另外, 由于光纤结构的旋转对称性, 双包层掺杂光纤对泵浦光的吸收效率很低。
为了打破泵浦光在内包 层中的旋转对称性, 常用的方法是采用矩形、方形、梅花形、多边形、D 形以及偏心结构等内包层结构, 见图3。
圆形内包层结构的双包层光纤易于制备和熔接, 但对泵浦光的吸收效率最低。
偏心结构以及矩形等非圆 形内包层结构的双包层光纤对泵浦光的吸收效率很高, 但与常规光纤的熔接很困难。
而多边形和 D 形内包 层结构的光纤不仅对泵浦光有很高的吸收效率, 而且易于与其他光纤低损耗熔接。
近来, 人们不断提出了几种更先进结构的特种光纤。
英国 Southampton 大学的光电子研究中心提 出了一 种螺旋 状纤 芯结构 的双包 层光[ 6] 数, 并且螺旋状结构的纤 芯能有效的抑制大尺 图 3 常见的几种内包层结构示意图 寸纤芯中高阶模的产生。
多纤芯结构双包层光纤相对于单芯双包层光纤在保证单模输出的情况下提高了输[ 7] [ 8]凭借其独特的结构, 具有很 多优点, 如: 可以设计成具有大的数值孔径( 最高达 0. 9) , 对激光器的泵浦非常有利; 模场面积根据需要设计 的自由度相当大, 并保持单模, 用大模场面积 PCF 可以研制高功率激光器, 而小模场面积 PCF 可以获得低阈 值激光器; 独特的色散特性零色散点可推移至可见光波段, 使它具有制造可见波段全光纤孤子激光器的 潜力; 具有非常高的非线性, 可以进行拉曼激光器与放大器的研制。
1. 2 泵浦耦合技术简单来说, 泵浦耦合技术就是如何高效率的将泵浦光耦合到双包层掺杂光纤的内包层中去。
为此, 人们案 统 ; ( 2) 采用在光纤端面制作成微透镜的耦合系统74 山 东 科 学2008 年提出了很多泵浦光和双包层光纤之间的耦合方法, 常见的有采用准直聚焦透镜组整形的端面泵浦耦合, 采用 V 形槽、内嵌反射镜、光纤侧面熔接等方案的侧面泵浦耦合, 但分立的端面泵浦和侧面泵浦耦合方案在稳定 性和操作性上均有很大的缺陷。
从大功率光纤激光器的发展趋势来看, 要求泵浦耦合器件在将泵浦光耦合 到内包层的同时, 尽量不影响和损害双包层光纤的纤芯, 因为只有这样才能在不影响激光的产生和传输的情 况下实现级联泵浦和超大功率的输出。
目前国际上采用较多的实用化方案是将多个 LD通过尾纤合并到单根匹配光纤输出, 来获得高功率的泵浦光, 再通过与掺 杂光纤熔 接对其进 行泵浦。
ITF公司率先研制出一种高耦合效率的, 适合大功率下工作的光纤合束器 [ 9] , 其结构见图 4。
由于 7 根和 19 根光纤在合并熔融拉锥后的截面更接近于圆形, 因此光纤合束器大多是采用 7 1 或 19 1 的结构。
由于光 图 4 光纤合束器结构示意图 纤合束器是由光纤介质制作, 很容易和其它光纤器件无缝连接, 因此这种泵浦方法可制成体积小、重量轻、结 构坚固、稳定性能好的大功率全光纤激光器。
1. 3 FBG 刻写技术FBG 是一种刻写在光纤纤芯中的 Bragg 光栅, 它能够把前向传输的纤芯模式能量耦合给后向传输的纤 芯模式, 形成在谐振波长附近一定带宽的能量反射。
FBG 可达到较高的反射率( 100% ) 和较窄的反射带宽 ( 0. 1 nm) , 作为光纤激光器的谐振腔腔镜, 可使激光器具有更紧凑的结构和更高的稳定性。
由于 FBG 本身 就是由光纤制作而成, 因此在光纤激光器的全光纤化设计中具有明显的优势, 是作为大功率双包层光纤激光 器腔镜的最佳选择。
1989 年, Gerry Melted 首次提出采用两束波长位于掺 Ge 石英光纤吸收带内的紫外激光相干涉, 从光纤侧 面写入了一种永久的折射率呈周期性分布的 FBG 0]。
经过几十年的不断发展, 目前光纤光栅的制作方法多 种多样。
采用适当的光纤增敏技术、不同的成栅方法并结合使用合适光源, 几乎可以在各种类型的光纤上刻 写出光栅。
制作应用于 全光纤化 高功率光 纤激光器 的 FBG, 紫外曝 光相位掩 模法是相 对可行的 技术方 。
关键问题在于光敏双包层光纤的获得, 载氢方法虽然可行, 但要实现光纤光栅的高稳定性, 许多工艺 还需要进一步摸索。
近年来研究的一个新领域是用飞秒脉冲激光器作为成栅光源 , 利用该光源并结合全 息干涉法、相位掩模法及点点写入法可以制作高质量的光纤光栅, 且光栅温度耐受性好, 适合用作高功率光 纤激光器的腔镜。
飞秒激光写入光栅法与紫外曝光法相比有许多优点, 因此在光纤激光器的腔镜应用上有 很大的发展潜力。
1. 4 LD 光纤耦合技术大功率光纤激光器一般采用光纤耦合输出的 LD 作为泵浦源。
LD 的输出光束在垂直于结平面( 快轴) 方 向和平行于结平面( 慢轴) 方向是非对称的, 光参数积相差几百甚至上千倍, 光束质量很不均衡, 这样的光束 不可能通过传统的成像光学系统聚焦成对称的小光斑耦合到光纤中, 必须先采用特殊的光学器件对光束进 行整形, 实现两个方向光束质量的均衡。