双包层光纤激光器的发展及应用前景
光纤激光器的工作原理及其发展前景

光纤激光器的工作原理及其发展前景光纤激光器的工作原理及其发展前景1 .引言光纤激光器于1963年发明,到20世纪80年代末第一批商用光纤激光器面市,经历了20多年的发展历程。
光纤激光器被人们视为一种超高速光通信用放大器。
光纤激光器技术在高速率大容量波分复用光纤通信系统、高精度光纤传感技术和大功率激光等方面呈现出广阔的应用前景和巨大的技术优势。
光纤激光器有很多独特优点,比如:激光阈值低、高增益、良好的散热、可调谐参数多、宽的吸收和辐射以及与其他光纤设备兼容、体积小等。
近年来光纤激光器的输出功率得到迅速提高。
已达到10—100 kW。
作为工业用激光器,现已成为输出功率最高的激光器。
光纤激光器的技术研究受到世界各国的普遍重视,已成为国际学术界的热门前沿研究课题。
其应用领域也已从目前最为成熟的光纤通讯网络方面迅速地向其他更为广阔的激光应用领域扩展。
2.光纤激光器的原理2.1光纤激光器的分类光纤材料的种类,光纤激光器可分为:(1)晶体光纤激光器。
工作物质是激光晶体光纤,主要有红宝石单晶光纤激光器和nd3+:YAG 单晶光纤激光器等。
(2)非线性光学型光纤激光器。
主要有受激喇曼散射光纤激光器和受激布里渊散射光纤激光器。
(3)稀土类掺杂光纤激光器。
光纤的基质材料是玻璃,向光纤中掺杂稀土类元素离子使之激活,而制成光纤激光器。
(4)塑料光纤激光器。
向塑料光纤芯部或包层内掺入激光染料而制成光纤激光器。
2.2光纤激光器的工作原理光纤激光器的结构和传统的固体、气体激光器一样。
光纤激光器基本也是由泵浦源、增益介质、谐振腔三个基本的要素组成。
泵浦源一般采用高功率半导体激光器(LD),增益介质为稀土掺杂光纤或普通非线性光纤,谐振腔可以由光纤光栅等光学反馈元件构成各种直线型谐振腔,也可以用耦合器构成各种环形谐振腔泵浦光经适当的光学系统耦合进入增益光纤,增益光纤在吸收泵浦光后形成粒子数反转或非线性增益并产生自发辐射所产生的自发辐射光经受激放大和谐振腔的选模作用后.最终形成稳定激光输出。
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。
光纤激光器的应用与发展前景

光纤激光器的应用与发展前景1962年界上第一个半导体激光器问世以来,激光器已经有四十余年历史的发展。
早期对激光器的研究主要集中在短脉冲输出和扩展可调谐波长范围方面。
为了适应光纤通信蓬勃发展的需要1987年英国南安普顿大学及美国贝尔实验室首先证明了掺铒光纤放大器的可行性。
如今其已在光纤通信中占有了重要地位。
当今,随着光纤通信系统的发展和广泛应用,超快速光电子学,非线性光学,光传感等各种领域的应用研究,得到前所未有的蓬勃发展。
由于光纤激光器具有在光束质量上和转换效率上的绝对优势以及其完全无需维护且体积小、稳定性高等特点,已成为第三代激光技术的代表。
光纤激光器应用范围非常广泛,包括激光光纤通讯、激光空间远距通讯、工业造船、汽车制造、激光雕刻激光打标激光切割、印刷制辊、金属非金属钻孔/切割/ 焊接(铜焊、淬水、包层以及深度焊接)、军事国防安全、医疗器械仪器设备、大型基础建设等等。
1.光纤激光器的种类光纤激光器的种类有很多,按掺杂种类划分有掺铒(Er)、掺钕(Nd)、掺镨(Pr)、掺钬(Ho)、掺镱(Yb)、掺铥(Tm)等。
其基本原理是在光纤的纤芯中掺入能产生激光的稀有元素,通过直流光激励,使光信号得到放大。
掺铒光纤激光器简称EDFL(Erbium Doped FiberLaser),是在掺铒光纤放大器(EDFA) 的技术基础上发展起来的。
EDFL利用光纤成栅技术把掺铒光纤相隔一定长度的两处写入光栅,两光栅之间相当于一个谐振腔,用泵浦激光激发,铒离子产生增益放大。
在光栅的选频作用下,谐振腔反馈某一特定波长的光,从而输出单频激光,再经过光隔离器即能输出线宽窄,功率高和噪声低的激光。
EDFL的增益介质是EDF,利用掺铒光纤具有的非线性效应,输入泵浦光,使铒原子的电子能级升高。
当发生高能级向低能级的跃迁时,向外辐射出光子。
当输入光信号时,辐射光的相位和波长会自发与信号光传输一致这样在输出端就可以得到功率较强的光信号,实现光信号放大。
2019-2025全球与中国双包层光纤激光器市场现状及未来发展趋势

2019-2025全球与中国双包层光纤激光器市场现状及未来发展趋势展开全文据QYR调查结果显示,2018年全球双包层光纤激光器市场总值达到了xx亿元,预计2025年可以增长到xx亿元,年复合增长率(CAGR)为xx%。
本报告研究全球与中国市场双包层光纤激光器的发展现状及未来发展趋势,分别从生产和消费的角度分析双包层光纤激光器的主要生产地区、主要消费地区以及主要的生产商。
重点分析全球与中国市场的主要厂商产品特点、产品规格、不同规格产品的价格、产量、产值及全球和中国市场主要生产商的市场份额。
主要生产商包括:IPG PhotonicsTrumpfCoherentRaycusMaxphotonicsnLIGHTLumentum OperationsJenoptikEO TechnicsJPT Opto-electronicsFujikura针对产品特性,本报告将其分为下面几类,主要分析这几类产品的价格、销量、市场份额及增长趋势。
主要包括:连续波(CW)光纤激光器脉冲光纤激光器针对产品的主要应用领域,本报告提供主要领域的详细分析、每种领域的主要客户(买家)及每个领域的规模、市场份额及增长率。
主要应用领域包括:大功率(切割,焊接及其他)打标精细加工微加工本报告同时分析国外地区的生产与消费情况,主要地区包括北美,欧洲,日本,东南亚,印度及中国等市场。
对比国内与全球市场的现状及未来发展趋势。
主要章节内容:第一章,分析双包层光纤激光器行业特点、分类及应用,重点分析中国与全球市场发展现状对比、发展趋势对比,同时分析中国与全球市场的供需现在及未来趋势。
第二章,分析全球市场及中国生产双包层光纤激光器主要生产商的竞争态势,包括2018年和2019年的产量(台)、产值(万元)、市场份额及各厂商产品价格。
同时分析行业集中度、竞争程度,以及国外先进企业与中国本土企业的SWOT分析。
第三章,从生产的角度,分析全球主要地区双包层光纤激光器产量(台)、产值(万元)、增长率、市场份额及未来发展趋势,主要包括北美,欧洲,日本,东南亚,印度及中国地区。
光纤激光器的工作原理及其发展前景

光纤激光器的工作原理及其发展前景光纤激光器的主要构成部分包括泵浦源、激活介质、光纤和输出耦合器。
泵浦源通过吸收能量向激活介质提供能量,使激活介质达到激发态。
当激发态的粒子回到基态时,会释放出激光光子。
这些激光光子会在光纤中不断传输,并在反射镜的作用下进行多次反射,形成一束高度聚焦的激光束。
最后,输出耦合器将激光束从光纤中耦合出来,实现输出。
光纤激光器相较于传统的激光器有很多优势。
首先,光纤激光器具有更高的光束质量和光束稳定性,适用于高精度的应用需求。
其次,光纤结构使得激光器具有更小的体积和更好的抗干扰能力,适用于各种工作环境。
此外,光纤激光器还具有较高的效率和寿命,减少了能源消耗和维护成本。
光纤激光器的发展前景非常广阔。
首先,随着科技的进步和应用需求的增加,光纤激光器在通信领域的应用前景非常广阔。
光纤通信已经成为主流通信方式,而光纤激光器作为信号的发射源具有很大的潜力。
其次,光纤激光器在工业领域的应用也越来越多。
光纤激光器可以用于激光切割、激光焊接、激光打标等多种工业应用,具有高效、精确、灵活等特点。
此外,光纤激光器还可用于医疗、科学研究等领域。
未来,光纤激光器的发展方向主要包括提高功率、扩大波长范围、提高光束质量等。
随着需求的增加,光纤激光器的功率也在不断提高,可以满足更广泛的应用需求。
同时,根据不同的应用场景,光纤激光器的波长范围也在不断扩大,可以实现更多种类的材料加工。
此外,光束质量的提高可以进一步提高激光器的精度和稳定性。
总之,光纤激光器作为一种高效、精确、稳定的光源装置,具有广阔的应用前景。
随着科技的发展和需求的增加,光纤激光器的功能和性能也将不断提升,将在通信、工业、医疗等领域发挥更重要的作用。
对于激光器的研究和发展,还有很多潜力和挑战等待我们去探索和解决。
光纤激光器的应用及我国发展现状分析

光纤激光器的应用及我国发展现状分析
一、光纤激光器的应用
光纤激光器是一种新型的集成芯片激光器,它是由光纤、光学元件、
电子器件等元件制成的集成系统,具有较强的传输特性、低消耗、稳定、
可靠等特点。
由于其低成本、高性能的优点,光纤激光器已经成为光通信、光传感、光显示、生物检测、标记与追踪等多个领域的重要光源。
1、光纤传输
光纤激光器是一种全光电转换器件,可以将电信号转换成光信号,消
除电缆带来的信号损耗,可以在较长的距离内传输高速数据,是高精度、
高速度的数据传输的核心元件。
光纤通信网络的关键部件是光源,由光纤
激光器制成。
2、生物检测
由于光纤激光器的输出功率稳定,可以将其用于生物检测,如分子遗
传学技术、特异性抗体检测技术等,以及荧光以及酶联免疫测定、两性测
定技术等技术。
3、标记与追踪
近年来,我国激光技术的发展取得了显著成就,尤其是在光纤激光器
技术的发展上,在一定时期内取得了长足的进步,大大提高了我国激光光
技术水平。
2024年光纤激光器市场前景分析
2024年光纤激光器市场前景分析光纤激光器是一种基于光纤的激光发射器,具有高功率、高效率、高稳定性和高光质量的特点。
它被广泛应用于通信、医疗、材料加工、制造业和科学研究等领域。
本文将对光纤激光器市场的前景进行分析。
1. 光纤激光器市场的现状目前,光纤激光器市场呈现出快速增长的趋势。
其主要原因包括通信行业对高速数据传输的需求增加、工业领域对高精度材料加工的追求以及医疗领域对精确治疗设备的需求增长。
1.1 通信领域随着移动互联网的普及和数据传输速度的提高,光纤激光器在通信领域扮演着至关重要的角色。
其高功率和高效率使得光纤激光器能够满足传输高速数据的需求,促使其在光纤通信设备中得到广泛应用。
1.2 工业领域在制造业和材料加工领域,光纤激光器提供了高质量、高精度的切割和焊接能力。
它可以在金属、塑料和其他材料上进行精确的加工,因此被广泛应用于汽车制造、电子设备制造和航空航天领域。
1.3 医疗领域在医疗领域,光纤激光器被用于实施精确的手术和治疗。
其高能量和精确控制的特性使其成为激光眼科手术、皮肤治疗和微创手术等领域的理想选择。
2. 光纤激光器市场的增长驱动因素2.1 技术进步随着科学技术的进步,光纤激光器的技术也得到了不断改进和突破。
新材料的引入、激光器功率的提高和光纤激光器的集成化等技术创新推动了光纤激光器市场的增长。
2.2 应用拓展光纤激光器已经逐渐应用到更多的领域,如高速数据传输、智能制造、新能源等领域。
这些应用的不断拓展为光纤激光器市场提供了更大的发展空间。
2.3 市场需求增长随着全球经济的发展和人们对高质量、高效率产品的需求增加,光纤激光器的市场需求也在不断增长。
特别是在新兴市场和发展中国家,对光纤激光器的需求呈现出快速增长的趋势。
3. 光纤激光器市场的挑战尽管光纤激光器市场前景广阔,但仍面临一些挑战。
3.1 技术壁垒光纤激光器的研发和制造需要高水平的技术支持和专业知识。
技术壁垒限制了一些企业进入市场,从而导致市场竞争不充分。
2023年光纤激光器行业市场前景分析
2023年光纤激光器行业市场前景分析光纤激光器是一种高效率、高质量、精密加工工具,聚焦光斑直径小、能量密度高、加工速度快、加工表面质量好,具有特别的优势。
随着高新科技的快速发展,光纤激光器在各行各业得到广泛应用,因此光纤激光器行业发展前景广阔,下文将从市场需求、产品特点、技术成熟度、市场逐渐成熟等方面分析光纤激光器的市场前景。
一、市场需求随着经济发展越来越快,业界对激光技术的需要也逐渐增加。
尤其是在高端制造、航空航天、汽车工业等行业上,光纤激光器被广泛应用。
而在未来,预计随着各行各业科技的迅速提升,对光纤激光器的需求也会随之增加。
例如,随着智能制造的兴起,光纤激光器可以为数字化、自动化制造提供帮助。
此外,在消费电子领域,光纤激光器也可以被用于电视屏幕、智能手机及其他设备等产品的生产。
因此,总的来说,光纤激光器的市场需求前景是十分可观的。
二、产品特点光纤激光器作为一种新型的激光器,具有许多独特的特点:1.激光束光斑小光纤激光器聚焦光斑直径小,通常为0.1mm级别,能量密度高,可以对工件进行极其精细的刻画和雕刻。
2.高通量光纤激光器的输出光束常常能以很高的速度打照到工件上进行处理,通常在几百土红的速度之间,可以实现快速、高效率的生产。
3.加工效果好相信看了前两个特点后,读者已经理解光纤激光器的处理效果能非常好,表面处理精细,光洁度高及加工更加均匀,效果比较理想。
三、技术成熟度光纤激光器在技术方面已经到达了相当娴熟的阶段。
例如,在激光加工领域,光纤激光器已经成为了最为普及和受欢迎的工具,具有良好的技术稳定性、质量稳定性和机能可靠性,可以满足大部分生产加工的要求。
同时,工业激光器的矢量化调控技术,协同切割和打标准的水冷系统等技术也正在不断进步和完善。
四、市场逐渐成熟光纤激光器市场正在朝着逐渐成熟的方向发展。
市场需求的增长,供应链的扩大,加工技术的提高和投资的增加,都将助力光纤激光器市场向前发展。
此外,随着产业强化、产业的进一步发展,光纤激光器的市场前景也将会不断增强。
光纤激光器行业需求及发展前景分析
光纤激光器行业需求及发展前景分析1、光纤激光器为全球激光器行业热点全球来看, 激光器市场呈现持续稳健增长态势. 随着全球工业自动化生产的推进和激光器功率的提升, 激光器在工业领域的应用快速渗透, 最终导致在激光器市场内部呈现工业激光器领跑激光器行业整体的局面.全球激光器需求持续上升工业机关器市场增速显著领先而在工业激光器内部, 光纤激光器正成为整个行业增长的核心驱动力. 在 2014-2017 年的 4 年间, 全球光纤激光器销售额增速分别为14.15%、21.67%、30.57%和 33.70%, 始终高于工业激光器整体市场规模增速. 在工业激光器内部分类中, 光纤激光器销售份额连年提升, 到2017 年销售份额已超过47%, 和 CO2激光器、固体激光器等其他激光器在工业领域的应用总和几乎相当.从趋势上看, 随着光纤激光器特别是高功率连续光纤激光器稳定性快速提升, 应用领域迅速扩大, 光纤激光器在工业领域的应用将进一步扩大, 整体市场空间将稳定增长.光纤激光器为工业激光器增长主驱动光纤激光器占比持续提升2、中国为全球光纤激光器市场重镇在全球光纤激光器市场持续扩大的大背景下, 亚太地区光纤激光器市场在全球范围内又处于领跑地位.根据统计, 2016 年全球光纤激光器市场中, 亚太地区份额近 43%, 高于欧洲的 33.9%和北美的23.3%. 作为全球制造业聚集地, 亚太地区光纤激光器市场份额在未来数年有望进一步提升, 至2021年这一份额将提升至46%, 持续领跑全球光纤激光器市场.2021年亚太光纤激光器占比将达46%而在亚太地区, 中国大陆无论是从整体规模还是在增速上均处于领跑地位, 这充分受益于中国大陆当前正经历的制造业升级和工业自动化改造. 在没有直接中国市场统计数据的情况下, 以在全球市占率近 70%的 IPG 作为映射,其在中国市场的业务增长大致可以表征中国大陆光纤激光器市场的规模变化. IPG2017 年在中国大陆等销售额高达 6.21 亿美元, 增速高达 73.5%, 占据其全球销售规模的 44.1%. 中国大陆市场在 IPG 业务中的重要地位, 可以侧面反映国内市场对光纤激光器的巨大需求.中国市场已占IPG全球销售的近半壁江山3、高功率激光器需求爆发, 行业空间持续提升从趋势上看, 全球光纤激光器呈现功率持续提升, 逐步成为工业激光器主流的趋势.2016 年和 2017 年全球高功率光纤激光器销售额分布为 8.33 和12.68 亿美元, 增速均超过 40%, 2017年在销售额的份额上已超过光纤激光器整体的一半.全球高功率光纤激光器需求飞速增长IPG高功率激光器销售增速显著领先光纤激光器发展历史即使一部功率逐步提升的历史, 功率逐步提升的过程也是光纤激光器应用领域不断拓展的进程. 但是功率提升并非某一个部件的突破所能实现, 是一个系统性工程, 半导体激光器泵浦源、特种光纤质量和光学元器件损伤阈值和控制软件的全面齐头并进.。
双包层光纤激光器
双包层光纤激光器摘要:高功率双包层光纤激光器是国际上新近发展的一种新型固体激光器件,它具有散热面积大、光束质量好、体积紧凑等优点。
介绍高功率双包层激光器的原理、特点以及发展现状,看了一些光纤激光器在军事上的应用,最后给出了实现高功率单模激光输出的技术方案。
关键词:双包层光纤激光、高功率、激光武器双包层光纤激光定义及原理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。
其他设备与一般激光器相同光纤激光器同气体或常规固体激光器相比,因其具有结构简单、散热效果好、转换效率高、低阈值等优点而倍受青睐。
但对于 1 um 左右的波长而言,其典型的纤芯直径小于 10 um,该芯径远小于透镜聚焦后高斯光束的光斑直径。
由于泵浦光是直接耦合进直径低于10 um 的纤芯, 限制了泵浦光的入纤效率, 导致光纤激光器的输出功率较低,限制了其应用范围。
以双包层光纤为基础的包层泵浦技术, 为提高光纤激光器的输出功率提供了解决途径, 改变了光纤激光器只是一种小功率光子器件的历史。
利用该技术, 光纤激光器的转换效率可达50%以上,输出功率可提高几个数量级,且有着接近衍射极限的光束质量和小巧、全固化、低阈值等显著优点。
基本原理为了突破常规光纤激光器对转化效率和输出功率的限制,设计了双包层光纤,其结构如图所示。
双包层光纤是一种具有特殊结构的光纤,它比常规光纤增加了一个内包层( 最早的内包层形状为圆形) ,内包层的横向尺寸和数值孔径均远大于纤芯,且纤芯中掺杂了稀土元素( Yb,Nd,Er,m 等)。
由于内包层包绕在单模纤芯的外围,泵浦光在内包层中反射并多次穿越纤芯被掺杂离子所吸收,从而将泵浦光高效地转换为单模激光。
双包层光纤结构对光纤激光器来说,是一个技术突破。
双包层光纤激光器主要特点:与其他激光系统相比,双包层光纤激光器的优势主要有:1) 结构简单,体积小巧,使用灵活方便。
双包层光纤激光器因光纤本身作为激光介质,谐振腔腔体结构简单,且光纤柔软几乎可弯曲盘绕成任意形状。
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双包层光纤激光器的发展及应用前景
作者:金杰, 刘剑飞, 曾祥烨, 焦强, JIN Jie, LIU Jian-fei, ZENG Xiang-ye, JIAO Qiang
作者单位:金杰,刘剑飞,曾祥烨,JIN Jie,LIU Jian-fei,ZENG Xiang-ye(河北工业大学 电气信息学院,), 焦强,JIAO Qiang(天津大学 无线电厂,)
刊名:
河北工业大学学报
英文刊名:JOURNAL OF HEBEI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
年,卷(期):2001,30(1)
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引用本文格式:金杰.刘剑飞.曾祥烨.焦强.JIN Jie.LIU Jian-fei.ZENG Xiang-ye.JIAO Qiang双包层光纤激光器的发展及应用前景[期刊论文]-河北工业大学学报 2001(1)。