光纖激光器是如何技術優(yōu)化的？

　?。?）連續(xù)光纖激光器結構優(yōu)化

　　1、空間光泵浦結構

　　早期的連續(xù)光纖激光器大多采用光泵輸出和激光輸出，其輸出功率較低。很難在短時間內快速提高光纖激光器的輸出功率。1999年，光纖激光器研發(fā)領域的輸出功率頭次突破10000瓦。連續(xù)光纖激光器的結構主要采用光雙向泵浦形成諧振腔。根據(jù)研究，光纖激光器的斜率效率達到58.3%。

　　然而，雖然利用光纖泵浦光和激光耦合技術開發(fā)光纖激光器可以有效提高光纖激光器的輸出功率，但它也具有復雜性，不利于光學透鏡構建光路。一旦需要在構建光路的鏈路中移動激光器，也需要重新調整光路。這一問題限制了具有光泵浦結構的光纖激光器的廣泛應用。

　　2、直接振蕩器結構和MOPA結構

　　隨著連續(xù)光纖激光器的發(fā)展，包層功率剝離器逐漸取代了透鏡組件，簡化了連續(xù)光纖激光器的開發(fā)步驟，間接提高了光纖激光器的維護效率。這一發(fā)展趨勢標志著光纖激光器正逐步走向實用化。直接振蕩器結構和MOPA結構是市場上很常見的兩種光纖激光器結構。直接振蕩器的結構是光柵在振蕩過程中選擇波長，然后輸出選定的波長，而MOPA將光柵選擇的波長作為種子光，種子光在主放大器的作用下被放大，從而在一定程度上提高光纖激光器的輸出功率。長期以來，MPOA結構的光纖激光器一直是高功率光纖激光器的結構。然而，隨后的研究發(fā)現(xiàn)，這種結構中的高功率輸出很可能導致光纖激光器內部空間分布不穩(wěn)定，并且輸出的激光亮度會受到一定程度的影響。該因素還直接影響高功率輸出的效果。

　?。?）CO波段泵浦技術的發(fā)展

　　在早期的摻鐿光纖激光器中，泵浦波長通常為915nm或975nm，但這兩個泵浦波長是鐿離子的吸收峰，因此稱為直接泵浦。直接泵浦沒有得到廣泛應用的原因是量子損耗大。同波段泵浦技術是直接泵浦技術的擴展，其中泵浦波長和發(fā)射波長之間的波長相似，同波段泵浦的量子損耗率小于直接泵浦。在同波段泵浦技術的基礎上，將把單模光纖激光器的輸出功率提高到10kW。

　　3、高功率光纖激光器技術發(fā)展的瓶頸

　　雖然連續(xù)光纖激光器在醫(yī)療等行業(yè)具有很高的應用價值，中國通過近30年的技術研發(fā)推動了光纖激光器的廣泛應用，但要使光纖激光器輸出更高的功率，現(xiàn)有技術仍存在許多瓶頸，如單光纖單模光纖激光器的輸出功率能否達到36.6kw；泵浦功率對光纖激光器輸出功率的影響；熱透鏡效應對光纖激光器輸出功率的影響等。此外，光纖激光器高功率輸出技術的研究還應考慮橫模穩(wěn)定性和光子暗化效應。通過研究證明，橫模不穩(wěn)定性的影響因素是光纖加熱，光子變暗效應主要是指當光纖激光器連續(xù)輸出數(shù)百瓦或數(shù)千瓦功率時，輸出功率將呈現(xiàn)快速下降的趨勢，并且對光纖激光器的連續(xù)高功率輸出有一定的限制。雖然國內外對光子暗化效應的具體原因尚未明確定義，但大多數(shù)觀點認為氧缺陷中心和電荷轉移吸收可以導致光子暗化效應。