1、次目次目l摘要摘要l引言引言l高功率光纤激光器的工作原理高功率光纤激光器的工作原理l高功率光纤激光器的特性及其应用展望高功率光纤激光器的特性及其应用展望 1 1，概要地描述高功率光纤激光器的基本，概要地描述高功率光纤激光器的基本工作原理和关键技术工作原理和关键技术;2 2，介绍目前国际市场上刚出现的几种新，介绍目前国际市场上刚出现的几种新颖的高功率光纤激光器颖的高功率光纤激光器,并介绍它们的特并介绍它们的特征征;3 3，对高功率光纤激光器在一些领域中的，对高功率光纤激光器在一些领域中的应用进行了展望。应用进行了展望。l光纤激光器是当前激光技术研究领域中的前沿光纤激光器是当前激光技术研究领域中的
2、前沿课题，它的研究与应用亦日趋活跃。课题，它的研究与应用亦日趋活跃。l国家自然科学基金委和国家自然科学基金委和“863”“863”分别将其列入分别将其列入20022002年的重大研究课题和攻关项目。年的重大研究课题和攻关项目。l随着激光二极管及其泵浦技术、光纤材料和工随着激光二极管及其泵浦技术、光纤材料和工艺研究的进展，适合多种不同应用目的的光纤艺研究的进展，适合多种不同应用目的的光纤激光器亦缤呈异彩地涌现于世。激光器亦缤呈异彩地涌现于世。l其应用领域也已从目前最为成熟的光纤通讯网其应用领域也已从目前最为成熟的光纤通讯网络方面迅速地向其他更为广阔的激光应用领域络方面迅速地向其他更为广阔的激光应
3、用领域扩展。扩展。l金属和非金属材料的加工与处理；金属和非金属材料的加工与处理；l激光雕刻；激光雕刻；l激光产品打标；激光产品打标；l激光焊接，焊缝清理；激光焊接，焊缝清理；l精密打孔；精密打孔；l激光检测和测量；激光检测和测量；l激光图形艺术成像；激光图形艺术成像；l激光雷达系统，污染控制；激光雷达系统，污染控制；l传感技术和空间技术；传感技术和空间技术；l激光医学等等。激光医学等等。l在光纤材料中掺杂铒在光纤材料中掺杂铒(Er)(Er)，铥，铥(Tm)(Tm)，镨，镨(Pr)(Pr)，镱，镱(Yb)(Yb)等不同的稀土元素便会使光纤激光器有多种等不同的稀土元素便会使光纤激光器有多种不同的输
4、出波长；不同的输出波长；l由于双包层泵浦技术由于双包层泵浦技术l(Double Cladding Pumped Technology)(Double Cladding Pumped Technology)的发明与特的发明与特殊工艺的融合便诞生了高功率的光纤激光器；殊工艺的融合便诞生了高功率的光纤激光器；l目前光纤激光器波长范围可以从蓝、绿、红可目前光纤激光器波长范围可以从蓝、绿、红可见波长到见波长到2000nm2000nm；l光纤激光器输出的连续激光功率从百毫瓦量级光纤激光器输出的连续激光功率从百毫瓦量级上升到百瓦的量级上升到百瓦的量级,千瓦量级千瓦量级,乃至万瓦量级。乃至万瓦量级。l2002
5、2002年年1 1月月,美国一公司推出一种掺镱的高功率光纤激光器，其连续出功率美国一公司推出一种掺镱的高功率光纤激光器，其连续出功率高达高达700700瓦瓦(波长为波长为1.061.06m),m),这种激光器的特点是：这种激光器的特点是：l *转换效率高（可高达转换效率高（可高达20%20%）；）；l *寿命长（平均无故障工作时间在寿命长（平均无故障工作时间在1010万小时以上）；万小时以上）；l *可在恶劣的环境下工作（由于其共振腔置于光纤内部，可在恶劣的环境下工作（由于其共振腔置于光纤内部，即使在高冲击，即使在高冲击，高震动，高湿度，有灰尘的条件下皆可正常运转，而环境温度范围允许在高震动，
6、高湿度，有灰尘的条件下皆可正常运转，而环境温度范围允许在-20 C-20 C至至+70 C+70 C之间）；之间）；l *无论是连续或脉冲的运转方式皆无需庞大的水冷或风冷系统无论是连续或脉冲的运转方式皆无需庞大的水冷或风冷系统.只需一般的只需一般的散热体或简便的风冷即可，散热体或简便的风冷即可，l *其外型紧凑体积小（光纤激光器模块的体积大约有一本字典的大小）；其外型紧凑体积小（光纤激光器模块的体积大约有一本字典的大小）；l *方便光纤导出；方便光纤导出；l *易于系统集成；易于系统集成；l *无有体积庞大的电源系统。无有体积庞大的电源系统。l光纤激光器是在光纤放大器的基础上而发展起来光纤激光
7、器是在光纤放大器的基础上而发展起来的。的。l它是利用掺杂稀土元素的光纤，再加上一个恰当它是利用掺杂稀土元素的光纤，再加上一个恰当的反馈机制便形成了光纤激光器。的反馈机制便形成了光纤激光器。l掺杂稀土元素的光纤就充当了光纤激光器的增益掺杂稀土元素的光纤就充当了光纤激光器的增益介质。介质。l在光纤激光器中有一根非常细的光纤纤芯，由于在光纤激光器中有一根非常细的光纤纤芯，由于外泵浦光的作用，在光纤内便很容易形成高功率外泵浦光的作用，在光纤内便很容易形成高功率密度，从而引起激光工作物质能级的粒子数反转。密度，从而引起激光工作物质能级的粒子数反转。l一般是采用光纤光栅构成光纤激光器的谐振腔。一般是采用光
8、纤光栅构成光纤激光器的谐振腔。l高功率光纤激光器的关键技术高功率光纤激光器的关键技术:l用于泵浦的宽面、多模大功率激光二极用于泵浦的宽面、多模大功率激光二极管管;l截面为梅花瓣形的内包层或多孔的双包截面为梅花瓣形的内包层或多孔的双包层光纤；层光纤；l单模掺镱纤芯单模掺镱纤芯;l锥形捆扎或树叉形双包层光纤泵浦光导锥形捆扎或树叉形双包层光纤泵浦光导入口入口;l特殊耦合技术特殊耦合技术;l光纤光栅谐振腔光纤光栅谐振腔.内包层内包层掺掺YbYb单模纤芯单模纤芯外包层外包层光纤光栅光纤光栅掺镱双包层泵浦光纤掺镱双包层泵浦光纤输出端输出端低折射率的外包层光纤低折射率的外包层光纤专利设计双包层泵浦光纤之截面
9、图专利设计双包层泵浦光纤之截面图5m纤芯多模多模Diode PnmpDiode PnmpTapered Fiber Bundle特殊耦合器特殊耦合器Bundles with all MM ports for coupling to Yb-doped fiber7 MM Fiber7 MM Fiber0.16 NA0.16 NASingle mode outputMulti-Mode input fiberMulti-Mode input fiber1,1,多模大功率激光二极管泵浦多模大功率激光二极管泵浦;2,2,专门的耦合设计专门的耦合设计.光纤激光器基本结构示意图光纤激光器基本结构示意图Sk
10、etch of fiber laserSketch of fiber laser泵浦光泵浦光970nm泵浦光泵浦光970nm激光输出激光输出光纤光栅光纤光栅100%反射反射光纤光栅光纤光栅10%反射反射掺镱掺镱(Yb)光纤光纤l1掺杂稀土元素的单模纤芯掺杂稀土元素的单模纤芯Rare earth doped single mode coreRare earth doped single mode core多模泵浦光多模泵浦光Multi-mode pump lightMulti-mode pump light单模输出单模输出Laser outputLaser output Single-mode
11、Single-mode包层包层claddingcladding在单模纤芯内被镱原子吸收的多模泵浦光在单模纤芯内被镱原子吸收的多模泵浦光Multi-mode pump light is absorbed by ytterbium atoms in the single-mode coreMulti-mode pump light is absorbed by ytterbium atoms in the single-mode core特殊设计的树杈形包层光纤特殊设计的树杈形包层光纤Cladding fiber in“the fork of a tree”shapeCladding fiber
12、in“the fork of a tree”shape掺稀土元素硅光纤的制作掺稀土元素硅光纤的制作l使用使用MCVD(Modified MCVD(Modified Chemical Vapor Chemical Vapor Deposition)Deposition)设备设备l稀土元素溶液的掺杂稀土元素溶液的掺杂l低折射率镀层制做双低折射率镀层制做双包层光纤包层光纤l超声成型超声成型 若在包层光纤材料中掺杂不同的若在包层光纤材料中掺杂不同的稀土元素，例如掺杂铒稀土元素，例如掺杂铒(Er)(Er)，铥，铥(Tm)(Tm)，镨，镨(Pr)(Pr)，镱，镱(Yb)(Yb)等不同的稀等不同的稀土元素即
13、会使得光纤激光器有多土元素即会使得光纤激光器有多种不同的激光波长输出。种不同的激光波长输出。如果用多个多模激光二极管同时如果用多个多模激光二极管同时耦合至双包层光纤上，就可以获耦合至双包层光纤上，就可以获得高功率的激光输出。得高功率的激光输出。这就是被称之为双包层、多模、这就是被称之为双包层、多模、并行泵浦技术。并行泵浦技术。l基态子能级基态子能级a a亚稳态能级亚稳态能级d d基态子能级基态子能级c c激发态子能级激发态子能级e e980nm980nm泵浦泵浦l自发辐射跃迁自发辐射跃迁1.06m1.06m无辐射跃迁无辐射跃迁2F 7/22F 7/2能级能级2F 5/2 2F 5/2 能级能级
14、Wavelength(nm)Wavelength(nm)Paramenter(dB/m)1Ground State Absorption1Ground State Absorption2Excited State Gain2Excited State Gain12光纤激光器包层泵浦技术示意图光纤激光器包层泵浦技术示意图 cladding pumping technology in fiber laser cladding pumping technology in fiber laserPump diode with a broad-areaPump diode with a broad-ar
15、ea宽面的泵浦激光二极管宽面的泵浦激光二极管 Cladding fiber and care Cladding fiber and care doped rare earth elementsdoped rare earth elements双包层光纤及掺杂稀土元素的纤芯双包层光纤及掺杂稀土元素的纤芯Laser output激光输出宽面的泵浦激光二极管宽面的泵浦激光二极管l多模泵浦二极管其多模泵浦二极管其稳定性很高。几何稳定性很高。几何上的宽面就使得上的宽面就使得LDLD的断面上的光功率的断面上的光功率密度很低且通过活密度很低且通过活性面的电流密度亦性面的电流密度亦很低。这样泵浦二很低。这样泵
16、浦二极管的可靠运转寿极管的可靠运转寿命就会很长。命就会很长。外包层外包层内包层内包层纤芯纤芯输出光束输出光束宽面二极管宽面二极管包层光线横截面与包层泵浦技术示意图包层光线横截面与包层泵浦技术示意图Section of cladding fiber and cladding Section of cladding fiber and cladding pumping technologypumping technology纤芯纤芯CoreCore外包层外包层Outer cladOuter clad矩形内包层矩形内包层偏心圆内包层偏心圆内包层内包层内包层Inner cladInner clad花瓣
17、形内包花瓣形内包层层光纤内包层横断面的几何形状是很重要的。如果设计成圆形，而纤芯又居其中心，这样大部分的泵浦光就不能横穿过纤芯。设计出其它光纤内包层横断面的几何形状，以使更多的泵浦光横穿过纤芯。例如设计成：偏心圆式的内包层，矩形的内包层，花瓣形的内包层。多孔双包层光纤截面扫描电子显微镜照片多孔双包层光纤截面扫描电子显微镜照片From refrences 4From refrences 4参考文献参考文献 内包层多孔直径内包层多孔直径d=2.7d=2.7m m孔间距孔间距=9.7=9.7 m m外包层多孔直径外包层多孔直径d=12.3d=12.3m mOuter jacketcoreInner
18、claddingInner claddingOuter cladding多孔双包层光纤截面扫描电子显微镜照片多孔双包层光纤截面扫描电子显微镜照片l大小孔内包层小孔内包层低阈值低阈值,有效吸收有效吸收光子晶体多孔双包层光纤截面扫描电子光子晶体多孔双包层光纤截面扫描电子显微镜照片显微镜照片lM光子晶体多孔双包层光纤激光器强度光子晶体多孔双包层光纤激光器强度分布分布lM参考文献参考文献88第二包层掺氟石英第二包层掺氟石英 n=1.40 n=1.40第一包层熔凝石英第一包层熔凝石英 n=1.45 n=1.45纤芯纤芯-掺镱熔凝石英掺镱熔凝石英 n=1.46 n=1.46125125909088Maxw
19、ells equationl泵浦掺镱光纤泵浦掺镱光纤,在任意端面形状的包层区和光纤在任意端面形状的包层区和光纤内光的传播遵从内光的传播遵从MaxwellsMaxwells方程方程:l其中其中PkjEkjZE221202EP0见参考文献见参考文献77Spectral absorptionYb+3 Wavelength(nm)Multimode Absorption(dB/m)Multimode Absorption(dB/m)976nm915,940nm915,940nm多个二极管并行泵浦多个二极管并行泵浦More diodes are coupled into the fiberMore di
20、odes are coupled into the fiberDouble cladding doped fiberDouble cladding doped fiberSpecial couplerSpecial couplerOutput laserOutput laserlZ光纤光纤泵浦二极管泵浦二极管泵浦二极管泵浦二极管柱面透镜柱面透镜大功率宽面多模二极管的并行泵浦技术的优点大功率宽面多模二极管的并行泵浦技术的优点l1 1，高功率。一个多模泵浦二极管可辐射出大于，高功率。一个多模泵浦二极管可辐射出大于100100瓦的激光功率，瓦的激光功率，多个多模泵浦二极管并行设置，即可允许设计出很高
21、功率输出的多个多模泵浦二极管并行设置，即可允许设计出很高功率输出的光纤激光器。光纤激光器。l2 2，无需热电冷却器。这种大功率的宽面多模二极管可在很高的，无需热电冷却器。这种大功率的宽面多模二极管可在很高的温度下工作。温度下工作。l3 3，很宽的泵浦波长范围。高功率光纤激光器内的活性包层光纤，很宽的泵浦波长范围。高功率光纤激光器内的活性包层光纤掺杂了镱稀土元素，有一个很宽且又平坦的光波吸收区掺杂了镱稀土元素，有一个很宽且又平坦的光波吸收区l(915-980 nm),(915-980 nm),因此，泵浦二极管不需任何类型的波长稳定装置。因此，泵浦二极管不需任何类型的波长稳定装置。l 4 4，高可
22、靠性。多模泵浦二极管比起单模泵浦二极管来其稳定性，高可靠性。多模泵浦二极管比起单模泵浦二极管来其稳定性要高出很多。其几何上的宽面就使得激光器的截面上的光功率密要高出很多。其几何上的宽面就使得激光器的截面上的光功率密度很低且通过活性面的电流密度亦很低。这样一来，泵浦二极管度很低且通过活性面的电流密度亦很低。这样一来，泵浦二极管l 其可靠运转寿命超过能其可靠运转寿命超过能 10 10万小时。万小时。l日本日本HoyaHoya大学大学lK.UedaK.Uedal光纤长光纤长100M100Ml10W10W多模锥形捆扎光纤束多模锥形捆扎光纤束掺镱包层泵浦光纤激光器掺镱包层泵浦光纤激光器串级Raman谐振
23、器Fully Integrated Assembly of Tapered Fiber Bundle输出输出高功率泵浦源高功率泵浦源整体集成组件整体集成组件1060 nm单模连续输出掺镱光纤激光器单模连续输出掺镱光纤激光器10 Watts10 Watts单模连续输出掺镱光纤激光器单模连续输出掺镱光纤激光器l市场上已有的市场上已有的5W,10W,20W,50W5W,10W,20W,50W以及以及100W 100W 掺镱光掺镱光纤激光器是为无需维修的纤激光器是为无需维修的OEMOEM系统中的应用而设计。系统中的应用而设计。l二极管泵浦的光纤激光器发出一二极管泵浦的光纤激光器发出一1.071.07m
24、 m的单模激的单模激光光,经带有外套的单模光纤光缆直接引至工作点上。经带有外套的单模光纤光缆直接引至工作点上。这种紧凑无伺服的激光器设计使其可在高冲击，高这种紧凑无伺服的激光器设计使其可在高冲击，高震动和有灰尘的条件下运转震动和有灰尘的条件下运转.l环境相对湿度允许在环境相对湿度允许在90%90%以上，而适应的环境温度以上，而适应的环境温度范围可在范围可在 20 C 20 C至至+70 C+70 C之间。之间。单模连续输出掺镱光纤激光器单模连续输出掺镱光纤激光器l该光纤激光器能够直接安置在微机械系统内，或微雕该光纤激光器能够直接安置在微机械系统内，或微雕刻和材料处理系统中以及产品打标系统中，无
25、需安装刻和材料处理系统中以及产品打标系统中，无需安装后的伺服。后的伺服。l该光纤激光器无需换置配件和材料。墙插电转换效率该光纤激光器无需换置配件和材料。墙插电转换效率在在20%20%以上以上,其外形紧凑，简便的风冷即可。其外形紧凑，简便的风冷即可。l在结构上在结构上,其设计结实而紧凑其设计结实而紧凑,集成化，无光学元件排集成化，无光学元件排列的调准或维修之需列的调准或维修之需;亦无机械稳定性的问题。亦无机械稳定性的问题。l光纤传输线可达光纤传输线可达2020米以上。米以上。l 单模连续输出单模连续输出100100瓦掺镱光纤激光器瓦掺镱光纤激光器l主要特征：主要特征：l l1 1，光学输出功率，
26、光学输出功率100100瓦以上；瓦以上；l2 2，最佳光束品质，最佳光束品质M21.1;M2700 700瓦；瓦；l2 2，输出光束参数有最佳改善，输出光束参数有最佳改善 1.4mm 100khrs)(100khrs)；l8 8，可记录工作输出的功率密度；，可记录工作输出的功率密度；l9 9，具有连续和脉冲的运转方式；，具有连续和脉冲的运转方式；l1010，空气冷却；，空气冷却；l1111，焦点直径在焦长，焦点直径在焦长150 mm150 mm的情况是为的情况是为5050m.m.(2002,05(2002,05之前之前)世界上最大功率的光纤激光器世界上最大功率的光纤激光器l美国一公司曾推出的一
27、个光纤激光器的新产品，号美国一公司曾推出的一个光纤激光器的新产品，号称是当时世界上最大功率的光纤激光器。称是当时世界上最大功率的光纤激光器。l该激光器有该激光器有700700瓦的功率的输出，在光纤的输出端瓦的功率的输出，在光纤的输出端最佳的光束参数为最佳的光束参数为1.4 mm12 mm12 mm*mrad)mrad)。l该光纤激光器用来切割所有类型的金属和某些该光纤激光器用来切割所有类型的金属和某些非金属材料是较理想的，在工作区提供一个较非金属材料是较理想的，在工作区提供一个较完美的光束质量和强大的功率密度。尽管其功完美的光束质量和强大的功率密度。尽管其功率比千瓦级的率比千瓦级的CO2 CO
28、2 激光器低一些，然而这种光激光器低一些，然而这种光纤激光器对切割和焊接那些高反射率的材料，纤激光器对切割和焊接那些高反射率的材料，例如：铝，铜等金属材料是很适合的，工作效例如：铝，铜等金属材料是很适合的，工作效率很高。率很高。l该光纤激光器亦具有很好的输出光束的质量，该光纤激光器亦具有很好的输出光束的质量，在在150mm150mm长焦深处，其光束锥度不大于长焦深处，其光束锥度不大于5 5度，度，具有可为工作区提供高功率密度的能力。具有可为工作区提供高功率密度的能力。l该光纤激光器的另一个大的优点是有较高的转换效该光纤激光器的另一个大的优点是有较高的转换效率率(20%(20%以上以上)并且其泵
29、浦二极管的寿命比任何其他高并且其泵浦二极管的寿命比任何其他高功率激光器的寿命都长功率激光器的寿命都长(100khrs)(100khrs)。l完美的一体化设计，无须光学调准或维护；无机械完美的一体化设计，无须光学调准或维护；无机械稳定问题。稳定问题。l该激光器长期无须维修，可在各种环境条件下运转该激光器长期无须维修，可在各种环境条件下运转,抵需消耗很小的电能并具有方便的空气冷却。抵需消耗很小的电能并具有方便的空气冷却。l在该光纤激光器中，其内含有一个紧凑的能源在该光纤激光器中，其内含有一个紧凑的能源供给和冷却系统的集成单元。供给和冷却系统的集成单元。l通过前置平台或电脑接口采集数据，可监视到通过
30、前置平台或电脑接口采集数据，可监视到其所有的运转参数。其所有的运转参数。l该光纤激光器体积小、重量轻再加之其有灵活该光纤激光器体积小、重量轻再加之其有灵活的单模光纤输出可以很容易地集成到工厂的精的单模光纤输出可以很容易地集成到工厂的精密系统生产线上去。密系统生产线上去。l工作点上的激光功率工作点上的激光功率 输出光束参数输出光束参数 工作点上的聚焦直径工作点上的聚焦直径#l 300W 0.7mm 300W 0.7mm*mrad 30mrad 30m ml 500W 1.4mm 500W 1.4mm*mrad 50mrad 50m ml 700W 1.4mm 700W 1.4mm*mrad 50
31、mrad 50,000:50,000 Hours Hours l气冷或水冷气冷或水冷l光纤传输光纤传输 Up to 200 m Up to 200 m l体积体积:120:120*7979*160 cm160 cml重量重量:1,000 kg:1,000 kgl输出波长输出波长:1070 nm:1070 nml1超紧凑型超紧凑型1 1瓦、单模光纤激光器瓦、单模光纤激光器l特点特点:l1,1,超紧凑超紧凑,尺寸：尺寸：90 x 70 x 15 mm(3.5 x 3.0 x 0.5 in);90 x 70 x 15 mm(3.5 x 3.0 x 0.5 in);l2,2,输出波长输出波长1040-
32、1120 nm;1040-1120 nm;单模；单模；l3,3,低损耗，供电低损耗，供电3.3V,DC,103.3V,DC,10瓦以下瓦以下;l4,4,二极管泵浦光纤到光纤工作二极管泵浦光纤到光纤工作(DPFF);(DPFF);l应用范围应用范围:l1,1,照像复制术照像复制术(reprographics);(reprographics);l2,2,光谱学光谱学(spectroscopy);(spectroscopy);l3,3,成像技术成像技术(imaging)(imaging)l4,4,晶片检测晶片检测(wafer inspection)(wafer inspection)l5,5,航空电
33、子学航空电子学(avionics).(avionics).l100 to 300W Output Optical 100 to 300W Output Optical PowerPowerl1070 to 1120nm Wavelengths 1070 to 1120nm Wavelengths RangeRangelOver 20%Wall-Plug EfficiencyOver 20%Wall-Plug EfficiencylTEMoo(M21.1)Beam QualityTEMoo(M250,000 hours Pump Laser 50,000 hours Pump Laser Lif
34、etimeLifetimelMaintenance Free OperationMaintenance Free OperationlUp to 200 m Fiber DeliveryUp to 200 m Fiber Delivery20032003年年5 5月月2222日日IPG IPG 推出推出用于切割的轴流CO2激光器l2000W2000W轴流轴流CO2CO2激光激光器器6457cm*54cm*34cm6464光纤激光器打标机与光纤激光器打标机与YAGYAG激光器的激光打标激光器的激光打标机机 图片图片6565光纤激光打标机是一台光纤激光器打标机，光纤激光打标机是一台光纤激光器打标机
35、，它是为半导体器件封装和其它小的塑料装置打它是为半导体器件封装和其它小的塑料装置打标而用。标而用。该系统是使用该系统是使用1010瓦的光纤激光器。扫描头和基本瓦的光纤激光器。扫描头和基本平台、系统软件包、扫描透镜和电脑平台、系统软件包、扫描透镜和电脑I/OI/O卡等都卡等都集成在一个箱体中。集成在一个箱体中。图片图片6262所示的是使用所示的是使用Diode Diode 泵浦的泵浦的 Nd:YAG Nd:YAG 激光器激光器的激光打标机。的激光打标机。可以很容易地看出光纤激光器打标机系统要比可以很容易地看出光纤激光器打标机系统要比Diode Diode 泵浦的泵浦的 Nd:YAG Nd:YAG
36、 激光器的常规激光打标机激光器的常规激光打标机系统轻便得多。系统轻便得多。l目前所采用的各种体积庞大的传统的激光器，目前所采用的各种体积庞大的传统的激光器，例如前图所示的普遍使用的用于激光加工和激例如前图所示的普遍使用的用于激光加工和激光打标的光打标的CO2CO2和和YAGYAG激光器以及其它激光器以及其它DPSSDPSS激光激光器，势必被这种新型的高效率，长寿命，小体器，势必被这种新型的高效率，长寿命，小体积，大功率光纤激光器所代替。积，大功率光纤激光器所代替。l如果在产业中能采用这种光纤激光器，目前许如果在产业中能采用这种光纤激光器，目前许多大型的激光打标，加工，激光医疗设备就可多大型的激
37、光打标，加工，激光医疗设备就可以制成便携式、灵巧的系统。以制成便携式、灵巧的系统。l每个脉冲能量每个脉冲能量 Up to 2mJ Up to 2mJl平均输出功率平均输出功率Up to 200WUp to 200Wl脉宽脉宽 80 to 500ns 80 to 500nsl重复可调重复可调 20 to 200kHz 20 to 200kHzl墙插效率墙插效率 Over 10%Over 10%l空气冷却空气冷却 紧凑紧凑 l输出波长：输出波长：1060nm 1060nm 打标、清理焊缝、显微机械加工、打标、清理焊缝、显微机械加工、精密打孔、焊接、切割精密打孔、焊接、切割20032003年年8 8
38、月月5 5日日IPGIPG推出推出l光纤激光器输出波长向光纤激光器输出波长向可见波段发展，目标是可见波段发展，目标是蓝、绿和近紫外。蓝、绿和近紫外。l20032003年年8 8月月5 5日日IPGIPG推出：推出：基于参铒光纤激光器的基于参铒光纤激光器的倍频倍频;l5-30W5-30W，输出波长，输出波长770-770-780nm780nm，单模的光纤激，单模的光纤激光器已于今年光器已于今年7 7月交付月交付用户使用。用户使用。25W25W可见波段光纤激光器可见波段光纤激光器应用应用:微加工、医用激光、微加工、医用激光、打标、视觉艺术打标、视觉艺术该可见波段的光纤激光器在770nm 与780n
39、m间可调,单模连续输出5-30W.脉冲频率在10-20MHz之间可调,脉宽为2-3ns.光束质量：M210%下一目标下一目标:385-390nm385-390nm5W5Wl新型高功率的光纤激光器越来越引起激新型高功率的光纤激光器越来越引起激光技术研究人员和激光技术应用者的注光技术研究人员和激光技术应用者的注意。意。l它初露锋芒地展现出美好的应用前景，它初露锋芒地展现出美好的应用前景，毫无疑问，它潜在着非常广阔的市场。毫无疑问，它潜在着非常广阔的市场。l有关这种高功率光纤激光器的研究，开有关这种高功率光纤激光器的研究，开发，生产及其各种应用，无疑也将会迅发，生产及其各种应用，无疑也将会迅速地形成
40、一个新型的产业。速地形成一个新型的产业。参考文献参考文献l1,J.Nilsson,A.B.Grudinin,and P.W.Turner,Advanced pulsed and cw high-1,J.Nilsson,A.B.Grudinin,and P.W.Turner,Advanced pulsed and cw high-power fiber lasers,invited paper,in Conference on Lasers and Electro-Optics,power fiber lasers,invited paper,in Conference on Lasers an
41、d Electro-Optics,OSA Technical Digest(Optical Society of America,Washington,DC 2000),p.598.OSA Technical Digest(Optical Society of America,Washington,DC 2000),p.598.l2,A.B.Grudinin,et al,New generation of cladding pumped fiber laser and 2,A.B.Grudinin,et al,New generation of cladding pumped fiber la
42、ser and amplifiers,CLEO-Eurpe,Nice,France P.CWA3,2000amplifiers,CLEO-Eurpe,Nice,France P.CWA3,2000l3,S.U.Alam,J.Nilsson,J.A.Alvarez-Chavez,P.W.Turner,W.A.Clarkson,3,S.U.Alam,J.Nilsson,J.A.Alvarez-Chavez,P.W.Turner,W.A.Clarkson,and A.B.Grudinin,Erbium-ytterbium co-doped cladding-pumped fiber laser an
43、d A.B.Grudinin,Erbium-ytterbium co-doped cladding-pumped fiber laser tunable from 1533 to 1600 nm with up to 6.7 W of output power?,in Advanced tunable from 1533 to 1600 nm with up to 6.7 W of output power?,in Advanced Solid State Lasers,OSA Technical Digest(Optical Society of America,Solid State La
44、sers,OSA Technical Digest(Optical Society of America,Washington,DC 2001),pp.224-226.Washington,DC 2001),pp.224-226.l4,K.Furusawa et al.,Cladding pumped Yb doped fiber laser with holey inner and 4,K.Furusawa et al.,Cladding pumped Yb doped fiber laser with holey inner and outer cladding,Vol.9,No.13,p
45、.714-720,2001outer cladding,Vol.9,No.13,p.714-720,2001l 参考文献参考文献 5,S.U.Alam,et al,High-power cladding pumped erbium-5,S.U.Alam,et al,High-power cladding pumped erbium-ytterbium co-doped fiber laser,Digest in OFC-2001,LA,ytterbium co-doped fiber laser,Digest in OFC-2001,LA,USA,p.Tu14,March 2001USA,p.
46、Tu14,March 20016,Radan Slavik,et al,Multiwavelength single-mode erbium 6,Radan Slavik,et al,Multiwavelength single-mode erbium doped fiber laser for FFH-OCDMA testing,OFC-doped fiber laser for FFH-OCDMA testing,OFC-2002,LA,USA,p.WJ3.March,20022002,LA,USA,p.WJ3.March,20027,D.Yung,Results and Comparis
47、ion of a Cladding pumped 7,D.Yung,Results and Comparision of a Cladding pumped fiber simulation using a decagon shaped fiber,Optics fiber simulation using a decagon shaped fiber,Optics Express,Vol.11,No.7,2003,7April.Express,Vol.11,No.7,2003,7April.8,W.J.Wadsworth,High power air-clad photonic crystal 8,W.J.Wadsworth,High power air-clad photonic crystal fiber laser Opt.Express,11,48-53(2003)fiber laser Opt.Express,11,48-53(2003)Thank you!
