光纤激光器的应用及未来发展趋势分析

1 光纤激光器的应用

光纤激光器指以光纤为基质掺杂某些激活元素作为工作物质，激光器中输入泵浦光源时，能级上的粒子数密度在光纤内高功率密度的作用下发生反转，然后再加上一定的反馈回路装置就可以构成谐振腔，从而输出稳定激光。光纤激光器可以满足多领域方面的应用需求，并且在这些应用中，光纤激光器都占有主导地位。

(1)光纤激光器在工业方面的应用：光纤激光器的结构紧凑、不易受环境影响、维护次数少、光转换效率好以及易和光纤组成的导光系统耦合等优势使其在工业生产方面受到格外关注。目前，传统的激光器在激光切割、激光焊接、激光打标等方面的优势正逐渐被光纤激光器所取代。由于光纤激光器具备高定位精度和光束质量，所以光纤激光打标系统代替了效率不高的二氧化碳激光等激光打标系统，这种取代方式发展迅猛。随着上千瓦或几万瓦的高功率光纤激光器展露头角，光纤激光器也在激光切割和焊接领域迅速发展起来。

(2)光纤激光器在传感方面的应用：与其他光源相比，光纤激光器在传感领域有很多的优势。首先，光纤激光器和光纤间的耦合可以很容易实现，且完全兼容于现有的光学器件，并且可对全光纤系统测试;然后，光纤激光器较之于其他激光器，效率高、稳定性好、体积小、还可实现可调谐等。目前，基于可调谐窄线宽光纤激光器的光纤传感器是传感领域的关注重点之一。这类光纤激光器有较窄的光谱线宽，激光器的相干长度长，在频率调制方面可以快速进行。将这种光纤激光器应用至分布式传感系统，这种结构可以实现超高精度和超长距离的传感。并且这种传感技术还被用于重要设施监测、各种重要管道监测等领域。

(3)光纤激光器在军事方面的应用：目前军事防御和进攻武器方面的研究中心一直是高能激光武器。高功率光纤激光器因为其具有体积小、照射面积小、亮度高等优点，已经成为了高能激光武器优先发展的技术之一，受到了广泛的关注。

(4)光纤激光器在医疗方面的应用：目前用于临床的激光器有一些不足之处，例如：安装维护过程复杂、体积大、光束质量低、并且还需很大的水冷系统，而光纤激光器的使用可以弥补这些不足。超快光纤激光器是目前最热门的研究重点之一，故其在医疗方面也有很重要的应用。例如：人们正在对飞秒激光如何应用在牙科治疗上进行研究;生物医学专家也将这种光纤激光器作为超精密外科手术刀用于基因疗法或者视力矫正手术。人们还讨论研究了超短脉冲激光器在医学成像方面的应用。而这些研究的深入使得光纤激光器在医疗领域的应用需求不断增加。

(5)光纤激光器在通信方面的应用：光纤激光器与常规的激光系统相比，结构紧凑、易散热、体积小、与光纤的系统兼容性能好、光束质量高，这些显著的优势使其广泛应用于通讯方面。以掺稀土为基质的光纤激光器可以激射出脉宽窄、重复率高的超短光脉冲。并且产生的激光波长波段为光纤通信的最佳窗口1.55um波段附近，这种激光器是未来光通信系统的理想光源。另外，光纤激光器在模拟打靶、测距、定位以及跟踪制导领域也备受青睐。

2 光纤激光器的发展方向

(1)研制出更多可以应用在其它领域的新型光纤激光器，并且降低激光器与通信系统中其它通信器件连接时所产生的耦合损耗。

(2)对于可调谐光纤激光器，增加激光器输出的波长数目，展宽输出光谱的可调范围，增大激光器输出激光中心波长的漂移量。

(3)当单个光纤激光器的输出功率大幅度增大的情况下，输出激光光束质量保持不变，这也是在高功率光纤激光器领域发展的一个关键点。

(4)对高平均、高峰值功率的脉冲光纤激光器进行研究，可以减小激光器的成本和系统尺寸。

(5)通过对泵浦光利用率的提高，增大激光器输出波长的功率值。

(6)通过使用压窄线宽器件，使得窄线宽激光输出。

(7)通过对全光纤激光器的研发，实现激光器系统的实用化、小型化和智能化，提升输出激光的性能，加长光纤激光器的使用寿命，使其达到大规模生产的要求。

(8)增大增益介质表面积与体积比，使其散热功能增强。

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