光纖激光器是當前工業(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)點于一身，因此光纖激光器有望引領激光產(chǎn)業(yè)的一場變革。由電信行業(yè)的迅猛發(fā)展而帶動的高亮度激光二極管和光纖技術的發(fā)展，潛在地推動了光纖激光器的進步。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)歷一場變革，而光纖激光器恰恰是這場變革中最引人注目的亮點。 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)射激光二極管棒長為1cm，含有50個100祄的激光條，每個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50W/cm，這同時也對散熱問題提出了挑戰(zhàn)。但對泵浦晶體來說，陣列發(fā)射激光二極管輸出光束的空間分布比較理想，并且價格適中。為了實現(xiàn)高亮度，可以通過光纖將一個或者多個激光棒輸出的激光進行耦合，但需要復雜的自由空間光學技術，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。 相比之下，單發(fā)射器激光二極管從一個100祄的激光條輸出激光，直接耦合進入一個獨立的封裝，輸出功率高達10W。對于平均使用壽命大于10萬小時的激光二極管，專用封裝則只是出于經(jīng)濟上的考慮，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波段有機地結合起來，加上適中的價格，這些將為二極管泵浦光纖激光器提供一個理想的平臺，而且這一波段早在上個世紀九十年代初就在電信領域?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)。最近的技術進步已經(jīng)將激光棒的縱向尺寸發(fā)展到了一個極致。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中無限制地延伸縱向尺寸從而實現(xiàn)質(zhì)量更高的光束輸出。但是相比于已經(jīng)實現(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。 因為高亮度激光二極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)激光界不僅認為光纖激光器是一個挑戰(zhàn)，同時也是一個威脅。相比之下，電信設備供應商對兩種技術的態(tài)度則較為溫和。說到底，光纖激光器和摻鉺光纖放大器（EDFA）結構類似，只不過多了反射鏡而已。每年都有數(shù)以千計的EDFA部署在電信網(wǎng)絡中，并且以極低的故障率運行，其預期的連續(xù)運行時間長達12年，并且隨著需求的增加和技術的進步，EDFA的價格正在穩(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，又可以實現(xiàn)將光直接傳輸?shù)焦ぜＵ麄€平臺每一個部分均實現(xiàn)模塊化，模塊間的對接和裝配一目了然。相比之下，目前基于傳統(tǒng)激光器的平臺不但光路復雜而且對環(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)的最適合傳導光的媒介。對工件進行立體加工時，利用光纖可以實現(xiàn)激光器的遠程操作。利用光纖的波導特性作為載體來取代自由空間傳輸是一項新的技術創(chuàng)新。2007年1月20-25日在美國San Jose舉行的西部光電博覽會上，JDSU公司展示了FCD488型藍光激光器，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步，使得每瓦輸出的價格也在迅速下降，在許多曾經(jīng)是傳統(tǒng)的氣體和固體激光器叱咤風云的領域，目前也能看到基于光纖耦合的二極管泵浦激光器的身影。對于這些光纖耦合輸出的二極管激光器，難道僅僅因為缺少幾米增益光纖，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現(xiàn)非線性變換和Q開關功能，而這些功能以前均通過晶體實現(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現(xiàn)高重復頻率的脈沖輸出，因此在標識和材料加工領域，光纖激光器對傳統(tǒng)Nd:YAG和CO2激光器是一個巨大的挑戰(zhàn)。 因此，我們不應該狹義地理解光纖激光器，而應該從一個全新的視角來認識它。將單發(fā)射泵浦源和光纖有機地結合起來，可以實現(xiàn)許多令人耳目一新的功能，并將最終實現(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。