• 窄线宽光纤激光器的应 用：
窄线宽光纤激光器的相 关长度长，在相关光通 信系统，光纤传感系统， 光学测量系统中有很好 的应用前景。
DBR型窄线宽光纤激光器
光纤激光器概述
5.6 窄线宽光纤激光器 1
• NP Photonics 公司的窄 线宽光纤激光器
• Very narrow linewidth (long coherent length) <3 kHz
• 最常见的F-P腔是：用光纤光栅WDM耦合器 或光纤环路镜代替介质镜。
• 由于掺杂光纤本身的增益较大，光纤端面输 出藕合器往往只是采用光纤端面抛光形成的 镜面;利用玻璃与空气界面片的镜面反射作为 输出耦合镜。
光纤激光器概述
2.2 环型谐振腔
（1）不需使用反射镜， 可做成全光纤谐振腔。 （2）可以用来产生线 宽非常窄的激光器。 （3）波长可以由可调 F-P滤波器控制，而不 是由光纤环的长度控制。 （4）光隔离器可以抑 制反向传播的激光模式。
光纤激光器概述
5.3 光纤激光器打标系统的应用 1
• 激光雕刻， 右图为激光 雕刻的示意
5.3 光纤激光器打标系统的应用 2
• 光纤激光器可以用于 材料的改性，右图为 示意图
• 下图为材料改性的例 子
光纤激光器概述
5.3 光纤激光器打标系统的应用 3
光纤激光器概述
2.1.2 双包层光纤的结构
对于圆形内包层的双包层光纤，由于大量螺旋光的存在，纤芯 的吸收效率只有10％，因此内包层形状设计也是提高泵浦吸 收效率的关键。
按照泵浦光被吸收程度高低排序是：
矩形内包层（最高），D形内包层，偏芯结构和同心
圆形内包层。
光纤激光器概述
各种非圆对称结构内包层几乎达到百分之百的
高吸收效率。原因在于：破坏了泵浦光在圆形内包
层中的螺旋光的传播，改变了光线在光纤中的分布，
使得泵浦光在有限的距离内更充分的经过纤芯被掺
杂离子吸收。
光纤激光器概述
2.2 光纤激光器的谐振腔
2.2.1 Fabry-Perot腔： 将增益介质放置于两块具有高反射率的镜子中
间而组成。此种结构简单、方便。
光纤激光器概述
• 输出最大可达 4W，波 长1.5 μm
• redPOWERTM 紧凑激 光模块 (2W-10W)
• 最大输出可达10W，波 长1μm
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5.2 大功率双掺杂光纤激光器 2
• IPG公司的大功率光纤 激光器YLR-SM Series
• 100W to 1.5kW output Optical Power
• 1060 to 1080nm Wavelength Range
• >100khrs Estimated Pump Diode MTBF
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5.3 光纤激光器打标系统
• 大功率双包层光纤 激光器打标系统的 光路图
• JDS Uniphase's Continuous Wave (CW) Fiber Laser Marking (FLM) System
• 实现大功率输出的主要技术： 采用包层泵浦技术，采用特种光纤作为增益 介质，同时采用特种材料制造光纤.
• 大功率光纤激光器的应用： 激光加工，激光医疗和军事。
光纤激光器概述
5.2 大功率双掺杂光纤激光器 1
• 英国SPI公司的大功率 光纤激光器
• redPOWERTM 高功率 光纤激光模块-1550nm
光纤激光器概述
2.1 双包层稀土掺杂光纤
2.1.1 掺杂稀土离子
是光纤激光器的核心，它决定着对光泵浦 的吸收和激射光谱，稀土元素通常以三价形式 发生离化。
稀土离子在光纤中的掺杂浓度是非常重要 的，浓度太低得不到足够的离子数实现激射， 浓度过高又会引起浓度碎灭和结晶，从而降低 激发态能级的粒子数。对于某一种光纤其掺杂 浓度通常存在一个最佳的掺杂浓度。
• 大功率光纤激光 器可以用于激光 切割和剥离。右 图为示意图
• 下图为剥离出来 的图形
光纤激光器概述
5.4 连续激光和脉冲激光打标的比较
左图为连续打标系统的效果，右图为脉冲激光 打标系统的效果。
光纤激光器概述
5.5 窄线宽光纤激光器
• 实现窄线宽的相关技术
主要采用光纤光栅或者 光纤F-P干涉仪等滤波 器进行线宽压缩；
光纤激光器
光纤激光器概述
• 光纤激光器的发展历程 • 光纤激光器的基本原理 • 光纤激光器与其它激光器比较 • 几种实用的光纤激光器及其应用
光纤激光器概述
1.光纤激光器的发展历程
光纤激光器概述
2.光纤激光器的基本原理
• 工作物质：掺杂光纤； • 谐振腔：光纤环与两个反射镜组成； • 泵浦源：一般采用半导体激光器泵浦。
激光器只有5％； • 光束质量好。
和YAG激光器比较 • 光光转换效率高，光纤激光器的转换效率为70％，YAG只有20％； • 使用寿命长； • 无需复杂的冷却系统； • 容易调节； • 光纤传输，不怕污染，光束质量好。
光纤激光器概述
光纤激光器与YAG固体激光器的价格比较
光纤激光器概述
5.几种典型的光纤激光器及其应用 5.1大功率光纤激光器
这种“任意形状”的光纤激光器有望实现更高的激光功
率输出。
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3.光纤激光器的泵浦结构
光纤激光器概述
4.光纤激光器和其它激光器比较
和二氧化碳激光器比较 • 有更高峰值功率的脉冲激光，可以加工的材料种类更多； • 使用方便，采用光纤传输可以有更大的扫描范围； • 能量转换效率高，光纤激光器的电光转换效率为25％，而二氧化碳
光纤激光器概述
3.光纤激光器的泵浦结构
泵浦结构的设计是高功率光纤激光器的一项关键技 术。在初始研究阶段端面泵浦和侧向泵浦结构被广泛采 用，端面泵浦技术受包层横截面积的限制影响泵浦功率 进一步提高。而侧向泵浦技术由于采用透镜准直聚焦而 使系统稳定性下降，不利于实用化。
近年来人们在高功率光纤激光器泵浦结构方面又有 一些新的探索，日本科学家提出“任意形状激光器”方案， 该方案将掺稀土元素光纤盘成圆盘状或圆柱状等不同形 状，在光纤缝隙间填充与光纤包层同折射率的材料，泵 浦光从边缘注入，这样泵浦光的吸收面积比单根双包层 光纤内包层的面积大大增加，而且泵浦光多次通过掺杂 纤芯，也将使掺杂元素对泵浦光吸收更加充分。