光纖激光器的應用及未來發展趨勢分析

1 光纖激光器的應用

光纖激光器指以光纖為基質摻雜某些激活元素作為工作物質，激光器中輸入泵浦光源時，能級上的粒子數密度在光纖內高功率密度的作用下發生反轉，然后再加上一定的反饋回路裝置就可以構成諧振腔，從而輸出穩定激光。光纖激光器可以滿足多領域方面的應用需求，并且在這些應用中，光纖激光器都占有主導地位。

(1)光纖激光器在工業方面的應用：光纖激光器的結構緊湊、不易受環境影響、維護次數少、光轉換效率好以及易和光纖組成的導光系統耦合等優勢使其在工業生產方面受到格外關注。目前，傳統的激光器在激光切割、激光焊接、激光打標等方面的優勢正逐漸被光纖激光器所取代。由于光纖激光器具備高定位精度和光束質量，所以光纖激光打標系統代替了效率不高的二氧化碳激光等激光打標系統，這種取代方式發展迅猛。隨著上千瓦或幾萬瓦的高功率光纖激光器展露頭角，光纖激光器也在激光切割和焊接領域迅速發展起來。

(2)光纖激光器在傳感方面的應用：與其他光源相比，光纖激光器在傳感領域有很多的優勢。首先，光纖激光器和光纖間的耦合可以很容易實現，且完全兼容于現有的光學器件，并且可對全光纖系統測試;然后，光纖激光器較之于其他激光器，效率高、穩定性好、體積小、還可實現可調諧等。目前，基于可調諧窄線寬光纖激光器的光纖傳感器是傳感領域的關注重點之一。這類光纖激光器有較窄的光譜線寬，激光器的相干長度長，在頻率調制方面可以快速進行。將這種光纖激光器應用至分布式傳感系統，這種結構可以實現超高精度和超長距離的傳感。并且這種傳感技術還被用于重要設施監測、各種重要管道監測等領域。

(3)光纖激光器在軍事方面的應用：目前軍事防御和進攻武器方面的研究中心一直是高能激光武器。高功率光纖激光器因為其具有體積小、照射面積小、亮度高等優點，已經成為了高能激光武器優先發展的技術之一，受到了廣泛的關注。

(4)光纖激光器在醫療方面的應用：目前用于臨床的激光器有一些不足之處，例如：安裝維護過程復雜、體積大、光束質量低、并且還需很大的水冷系統，而光纖激光器的使用可以彌補這些不足。超快光纖激光器是目前最熱門的研究重點之一，故其在醫療方面也有很重要的應用。例如：人們正在對飛秒激光如何應用在牙科治療上進行研究;生物醫學專家也將這種光纖激光器作為超精密外科手術刀用于基因療法或者視力矯正手術。人們還討論研究了超短脈沖激光器在醫學成像方面的應用。而這些研究的深入使得光纖激光器在醫療領域的應用需求不斷增加。

(5)光纖激光器在通信方面的應用：光纖激光器與常規的激光系統相比，結構緊湊、易散熱、體積小、與光纖的系統兼容性能好、光束質量高，這些顯著的優勢使其廣泛應用于通訊方面。以摻稀土為基質的光纖激光器可以激射出脈寬窄、重復率高的超短光脈沖。并且產生的激光波長波段為光纖通信的最佳窗口1.55um波段附近，這種激光器是未來光通信系統的理想光源。另外，光纖激光器在模擬打靶、測距、定位以及跟蹤制導領域也備受青睞。

2 光纖激光器的發展方向

(1)研制出更多可以應用在其它領域的新型光纖激光器，并且降低激光器與通信系統中其它通信器件連接時所產生的耦合損耗。

(2)對于可調諧光纖激光器，增加激光器輸出的波長數目，展寬輸出光譜的可調范圍，增大激光器輸出激光中心波長的漂移量。

(3)當單個光纖激光器的輸出功率大幅度增大的情況下，輸出激光光束質量保持不變，這也是在高功率光纖激光器領域發展的一個關鍵點。

(4)對高平均、高峰值功率的脈沖光纖激光器進行研究，可以減小激光器的成本和系統尺寸。

(5)通過對泵浦光利用率的提高，增大激光器輸出波長的功率值。

(6)通過使用壓窄線寬器件，使得窄線寬激光輸出。

(7)通過對全光纖激光器的研發，實現激光器系統的實用化、小型化和智能化，提升輸出激光的性能，加長光纖激光器的使用壽命，使其達到大規模生產的要求。

(8)增大增益介質表面積與體積比，使其散熱功能增強。

推薦閱讀：

激光器專題：光纖激光器的切割與焊接市場空間深度探討（29頁）.pdf

2022年全球光纖激光器市場格局及激光行業環境分析報告（33頁）.pdf

什么是固體激光器？工作原理是？與光纖激光器區別是？

光纖激光器是干嘛的？組成、原理及用途介紹