過去，光纖激光器廣泛應(yīng)用于電信產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，可使高質(zhì)量單模低功率系統(tǒng)的平均無故障時(shí)間達(dá)到約25年，確保只要通信技術(shù)安裝之后，就可以一勞永逸，根本不用為其擔(dān)心了。隨著上世紀(jì)90年代末電信市場(chǎng)的崩潰，光纖激光器制造商已將工作重心轉(zhuǎn)向滿足工業(yè)制造、軍事、醫(yī)療以及航天領(lǐng)域的需求。從電信向其他產(chǎn)業(yè)的這一轉(zhuǎn)變需要相應(yīng)的高低功率激光技術(shù)，重點(diǎn)要滿足一定的操作和性能目標(biāo)，從而占據(jù)價(jià)值數(shù)十億激光材料處理市場(chǎng)的一部分份額。目前市場(chǎng)上銷售的各種光纖激光器技術(shù)種類之多令人吃驚，可滿足各種工業(yè)應(yīng)用的需求。功率級(jí)小于200W的低功率單模系統(tǒng)正在微處理標(biāo)記和醫(yī)療應(yīng)用中得到越來越多的采用，同時(shí)該技術(shù)也在向高功率級(jí)方向快速發(fā)展，不會(huì)損壞光纖。此外，其還為激光材料處理應(yīng)用開辟了新的天地。 MH wj
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各廠商均推出了光纖激光器系統(tǒng)和元件。GSI推出的商業(yè)產(chǎn)品系列的輸出功率高達(dá)200W，明年可達(dá)2千瓦，而IPG的產(chǎn)品輸出功率則小于10kW。IMRA、Spectra- Physics Inc、Synchronous Inc及Optigain Inc等制造商主要經(jīng)營(yíng)低功率和短脈沖領(lǐng)域。顯然，單模光纖激光器已率先占據(jù)了其它低功率激光器技術(shù)的一部分市場(chǎng)份額，與現(xiàn)有的CO2和燈泵浦 Nd:YAG技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)。本文將重點(diǎn)討論高功率光纖激光器技術(shù)的近期發(fā)展，并探討現(xiàn)有相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)將為當(dāng)今對(duì)技術(shù)不斷提出更高要求的制造產(chǎn)業(yè)帶來何種新機(jī)遇。 -4 *94<  
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光纖激光器設(shè)計(jì) gu1:%raXd  
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高功率光纖激光器小巧可靠，在光束質(zhì)量和功率轉(zhuǎn)換效率（大約20％）方面優(yōu)于燈泵浦Nd:YAG激光。光纖激光器含有一個(gè)長(zhǎng)光纖激光器腔（約12米），沿整個(gè)長(zhǎng)度方向分配泵浦能量。高效率可以減少熱管理問題，而余熱可以沿整條光纖消散。大部分摻稀土硅光纖激光器都是由輸出分別約為 1550nm與1060nm的Er或Yb摻質(zhì)物組成。與1550nm輸出相比，1060nm輸出時(shí)可實(shí)現(xiàn)更高的效率。橫電磁模分布由纖芯的導(dǎo)波特性控制。寬度為數(shù)十微米的窄光纖可以實(shí)現(xiàn)單模操作，而更高的纖芯直徑可以產(chǎn)生更高階模式。 ,\){-H/n  
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在設(shè)計(jì)穩(wěn)定、可靠的光纖激光器系統(tǒng)過程中，一系列其他基于光纖的元件可以構(gòu)建單片式“全光纖”激光腔。其他文獻(xiàn)已經(jīng)廣泛探討了全光纖設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)，其中兩個(gè)主要優(yōu)勢(shì)是無光學(xué)對(duì)準(zhǔn)和外露光學(xué)表面。這些功能元件中最主要的是泵浦合束器和布拉格光柵反射器。圖1是我們?cè)O(shè)計(jì)的此類光纖激光器腔的示意圖。輸出光纖采用直徑低于10微米的單模纖芯，其可以確保高質(zhì)量光束輸出。此架構(gòu)旨在能夠在水冷散熱片構(gòu)造中產(chǎn)生高達(dá)500W輸出功率，并且達(dá)到10萬小時(shí)二極管整體使用壽命，同時(shí)能夠在室內(nèi)空氣溫度達(dá)到35℃情況下采用強(qiáng)制空氣冷卻產(chǎn)生高達(dá)120W輸出功率，并且可靠性與二極管相當(dāng)。 /z=xEnU#  
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光纖激光器系統(tǒng)的性能與可靠性取決于泵浦激光二極管。過去十年來，能夠在900～980nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)產(chǎn)生數(shù)瓦輸出功率的多模二極管泵浦源已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商用。有些泵浦源具有極高的可靠性，其正常工作條件下的平均無故障時(shí)間已經(jīng)超過50萬小時(shí)。結(jié)合適當(dāng)冗余性，MTBF超過10萬小時(shí)的此類泵浦源都能夠用于構(gòu)建輸出功率達(dá)到數(shù)百瓦的光纖激光器。 3/