光纖激光器是當(dāng)前工業(yè)激光界的熱門話題。由于其集高可靠性、高效率、低成本和高光束質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)于一身，因此光纖激光器有望引領(lǐng)激光產(chǎn)業(yè)的一場(chǎng)變革。由電信行業(yè)的迅猛發(fā)展而帶動(dòng)的高亮度激光二極管和光纖技術(shù)的發(fā)展，潛在地推動(dòng)了光纖激光器的進(jìn)步。盡管我們目前還沒有看到由光纖激光器所引發(fā)的變革，但是激光二極管和光纖正在經(jīng)歷一場(chǎng)變革，而光纖激光器恰恰是這場(chǎng)變革中最引人注目的亮點(diǎn)。 用作泵浦源的激光二極管有兩種類型：陣列發(fā)射型和單發(fā)射型。通常陣列發(fā)射激光二極管棒長(zhǎng)為1cm，含有50個(gè)100祄的激光條，每個(gè)激光條向自由空間的輸出功率約為1W。采用陣列發(fā)射激光二極管，輸出功率密度高達(dá)50W/cm，這同時(shí)也對(duì)散熱問題提出了挑戰(zhàn)。但對(duì)泵浦晶體來說，陣列發(fā)射激光二極管輸出光束的空間分布比較理想，并且價(jià)格適中。為了實(shí)現(xiàn)高亮度，可以通過光纖將一個(gè)或者多個(gè)激光棒輸出的激光進(jìn)行耦合，但需要復(fù)雜的自由空間光學(xué)技術(shù)，并且成本較高，因此只能在小范圍內(nèi)適用。工業(yè)激光棒的額定使用壽命通常為10,000～20,000小時(shí)。 相比之下，單發(fā)射器激光二極管從一個(gè)100祄的激光條輸出激光，直接耦合進(jìn)入一個(gè)獨(dú)立的封裝，輸出功率高達(dá)10W。對(duì)于平均使用壽命大于10萬小時(shí)的激光二極管，專用封裝則只是出于經(jīng)濟(jì)上的考慮，要獲得更高的功率密度，只能采用功率更高的半導(dǎo)體激光二極管。將光纖耦合的高亮度性和可靠性在900～980nm波段有機(jī)地結(jié)合起來，加上適中的價(jià)格，這些將為二極管泵浦光纖激光器提供一個(gè)理想的平臺(tái)，而且這一波段早在上個(gè)世紀(jì)九十年代初就在電信領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了商用。 固體激光器傳統(tǒng)上采用摻雜、棒狀晶體作為增益介質(zhì)。最近的技術(shù)進(jìn)步已經(jīng)將激光棒的縱向尺寸發(fā)展到了一個(gè)極致。盤形激光器通常采用超短激光棒，其目的是減小熱透鏡效應(yīng)從而獲得高質(zhì)量的光束輸出。相比之下，光纖激光器卻可以通過在單模波導(dǎo)中無限制地延伸縱向尺寸從而實(shí)現(xiàn)質(zhì)量更高的光束輸出。但是相比于已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商用的常用激光棒，高性能的超短激光棒和光纖的獲得則較為困難。 因?yàn)楦吡炼燃す舛O管和光纖不同于傳統(tǒng)的激光工業(yè)部件，因此傳統(tǒng)的工業(yè)激光界不僅認(rèn)為光纖激光器是一個(gè)挑戰(zhàn)，同時(shí)也是一個(gè)威脅。相比之下，電信設(shè)備供應(yīng)商對(duì)兩種技術(shù)的態(tài)度則較為溫和。說到底，光纖激光器和摻鉺光纖放大器（EDFA）結(jié)構(gòu)類似，只不過多了反射鏡而已。每年都有數(shù)以千計(jì)的EDFA部署在電信網(wǎng)絡(luò)中，并且以極低的故障率運(yùn)行，其預(yù)期的連續(xù)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)達(dá)12年，并且隨著需求的增加和技術(shù)的進(jìn)步，EDFA的價(jià)格正在穩(wěn)步下降。致力于激光器光纖化的公司也希望新型的工業(yè)激光器產(chǎn)生同樣的效果。 目前，光纖激光器已經(jīng)被很多新興應(yīng)用廣泛采用。光纖是最顯著的增益介質(zhì)，高亮度泵浦光通過光纖傳輸和注入損耗較低，光纖對(duì)光的密閉傳輸既可以保證有效地轉(zhuǎn)換泵浦能量，又可以實(shí)現(xiàn)將光直接傳輸?shù)焦ぜＵ麄€(gè)平臺(tái)每一個(gè)部分均實(shí)現(xiàn)模塊化，模塊間的對(duì)接和裝配一目了然。相比之下，目前基于傳統(tǒng)激光器的平臺(tái)不但光路復(fù)雜而且對(duì)環(huán)境比較敏感。 目前，光纖激光器元件比以往發(fā)展得更為迅速。光纖是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最適合傳導(dǎo)光的媒介。對(duì)工件進(jìn)行立體加工時(shí)，利用光纖可以實(shí)現(xiàn)激光器的遠(yuǎn)程操作。利用光纖的波導(dǎo)特性作為載體來取代自由空間傳輸是一項(xiàng)新的技術(shù)創(chuàng)新。2007年1月20-25日在美國San Jose舉行的西部光電博覽會(huì)上，JDSU公司展示了FCD488型藍(lán)光激光器，該激光器將泵浦激光二極管和非線性介質(zhì)通過兩個(gè)光纖耦合蝶狀封裝連接起來。激光二極管在亮度、輸出功率和可靠性方面的迅速進(jìn)步，使得每瓦輸出的價(jià)格也在迅速下降，在許多曾經(jīng)是傳統(tǒng)的氣體和固體激光器叱咤風(fēng)云的領(lǐng)域，目前也能看到基于光纖耦合的二極管泵浦激光器的身影。對(duì)于這些光纖耦合輸出的二極管激光器，難道僅僅因?yàn)槿鄙賻酌自鲆婀饫w，就不能稱之為光纖激光器了嗎？ 工業(yè)激光器越來越多地利用光纖實(shí)現(xiàn)非線性變換和Q開關(guān)功能，而這些功能以前均通過晶體實(shí)現(xiàn)。光纖激光器目前能產(chǎn)生黃光、綠光甚至白光。新型調(diào)Q光纖激光器由于其在近紅外和紫外波段可以實(shí)現(xiàn)高重復(fù)頻率的脈沖輸出，因此在標(biāo)識(shí)和材料加工領(lǐng)域，光纖激光器對(duì)傳統(tǒng)Nd:YAG和CO2激光器是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。 因此，我們不應(yīng)該狹義地理解光纖激光器，而應(yīng)該從一個(gè)全新的視角來認(rèn)識(shí)它。將單發(fā)射泵浦源和光纖有機(jī)地結(jié)合起來，可以實(shí)現(xiàn)許多令人耳目一新的功能，并將最終實(shí)現(xiàn)二極管泵浦固體激光器所具有的功能。不論您使用什么類型的激光器，在它的內(nèi)部含有光纖的可能性將越來越大。 作者：Toby Strite，JDSU公司高功率激光器營銷主管 Toby Strite的聯(lián)系方式：toby.strite@jdsu.com。