光纤激光器
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❖ 2004年1月，SPI在Photonics West’2004上，报告单根 光纤实现了1千瓦的激光功率输出。后来又实现了 1.36kW输出。Opt. Express 12, 6088-6092 (2004)
❖ 2005年1月, IPG photonics, 2kW (amplifier)
❖ 2008年1月, IPG photonics, 20 kW (amplifier)
❖ 1987 英南安普顿大学（Elect.Lett.,23.1987.1026）和 美国贝尔实验室（Opt.Lett.,12.1987.888）用掺Er单模 光纤实现光通讯中的光放大。
❖ 1988 年提出泵浦光进入包层的思想(Optical Fiber Sensors.,PD5.1988)
❖ 1993 长方形内包层光纤激光器。光－光效率50％， 功率5W）（Elect.Lett.,29.1993.1500）
❖ 2003年2月Southampton Photonics, Inc.（SPI） 宣布掺 Yb光纤实现了270 W（1080nm）单模激光输出
❖ 2003年5月，IPG公司宣布实现了300 W 的单模光纤激光
❖ 2003年7月，SPI公司和英国的南安普墩大学合作，实现 了600W的光纤激光(M²=1.26)
❖ 1999 用4只45W半导体激光泵浦掺镱双包层光纤，实 现110W输出，波长1120nm的激光输出 （ Elect.Lett.,35.1999.1158）
❖ 2002年 采用双波长泵浦钕／镱共掺杂的双包层光纤， 获得150W激光输出（CLEO,2002）
❖ 2003年1月Jena的IPHT报道了其采用双重涂覆的掺Yb光 纤的200W光纤激光（SPIE，4974）
由于光纤具有极好的柔绕性，激光器可设 计得相当小巧灵活、结构紧凑、体积小、 易于系统集成、性能价格比高；
与固体、气体激光器相比：能量转换效率 高、结构紧凑、可靠性高、适合批量生产； 与半导体激光器相比：单色性好，调制时 产生的啁啾和畸变小，与光纤耦合损耗小。
光纤激光器发展历史
❖ 1964 世界上第一个玻璃激光为钕玻璃光纤激光 (Appl.Opt.,3.1964.1182）
主要内容
1
光纤激光器的定义
2
光纤激光器的基本结构
3
光纤激光器的类型及特点
4
光纤激光器发展历史
5
光纤激光器的应用
什么是光纤激光器
v 光纤激光器是指用掺稀土 元素玻璃光纤作为增益介 质的激光器，光纤激光器 可在光纤放大器的基础上 开发出来：在泵浦光的作 用下光纤内极易形成高功 率密度，造成激光工作物 质的激光能级“粒子数反 转”，当适当加入正反馈 回路（构成谐振腔）便可 形成激光振荡输出。
v 非线性光学型光纤激光器。主 要有受激喇曼散射光纤激光器 和受激布里渊散射光纤激光器。
v 稀土类掺杂光纤激光器。光纤 的基质材料是玻璃，向光纤中 掺杂稀土类元素离子使之激活， 而制成光纤激光器。
v 塑料光纤激光器。向塑料光纤 芯部或包层内掺入激光染料而 制成光纤激光器。
❖ 光纤激光器的主要特点Leabharlann Baidu
光纤作为导波介质，纤芯直径小，纤内易 形成高功率密度，可方便地与目前的光纤 通信系统高效连接，构成的激光器具有高 转换效率、低阈值、高增益、输出光束质 量好和线宽窄等特点；
光纤激光器的基本结构
❖ 光纤激光器的基本结构与固体激光器的 结构基本相同。
LD 耦合光学系统
工作物质 (增益光纤)
准直光学系统
泵浦源
谐振腔
谐振腔腔镜可为反射镜、光纤光栅或光纤环
光纤激光器的分类及特点
光纤材料
v 晶体光纤激光器。工作物质是 激光晶体光纤，主要有红宝石 单晶光纤激光器和nd3+：YAG 单晶光纤激光器等。
光纤激光器的应用
❖ 标刻应用 ❖ 材料处理的应用 ❖ 材料弯曲的应用 ❖ 激光切割的应用
精密仪器标刻
心脏支架的切割
在线打标
❖ 2005年1月, IPG photonics, 2kW (amplifier)
❖ 2008年1月, IPG photonics, 20 kW (amplifier)
❖ 1987 英南安普顿大学（Elect.Lett.,23.1987.1026）和 美国贝尔实验室（Opt.Lett.,12.1987.888）用掺Er单模 光纤实现光通讯中的光放大。
❖ 1988 年提出泵浦光进入包层的思想(Optical Fiber Sensors.,PD5.1988)
❖ 1993 长方形内包层光纤激光器。光－光效率50％， 功率5W）（Elect.Lett.,29.1993.1500）
❖ 2003年2月Southampton Photonics, Inc.（SPI） 宣布掺 Yb光纤实现了270 W（1080nm）单模激光输出
❖ 2003年5月，IPG公司宣布实现了300 W 的单模光纤激光
❖ 2003年7月，SPI公司和英国的南安普墩大学合作，实现 了600W的光纤激光(M²=1.26)
❖ 1999 用4只45W半导体激光泵浦掺镱双包层光纤，实 现110W输出，波长1120nm的激光输出 （ Elect.Lett.,35.1999.1158）
❖ 2002年 采用双波长泵浦钕／镱共掺杂的双包层光纤， 获得150W激光输出（CLEO,2002）
❖ 2003年1月Jena的IPHT报道了其采用双重涂覆的掺Yb光 纤的200W光纤激光（SPIE，4974）
由于光纤具有极好的柔绕性，激光器可设 计得相当小巧灵活、结构紧凑、体积小、 易于系统集成、性能价格比高；
与固体、气体激光器相比：能量转换效率 高、结构紧凑、可靠性高、适合批量生产； 与半导体激光器相比：单色性好，调制时 产生的啁啾和畸变小，与光纤耦合损耗小。
光纤激光器发展历史
❖ 1964 世界上第一个玻璃激光为钕玻璃光纤激光 (Appl.Opt.,3.1964.1182）
主要内容
1
光纤激光器的定义
2
光纤激光器的基本结构
3
光纤激光器的类型及特点
4
光纤激光器发展历史
5
光纤激光器的应用
什么是光纤激光器
v 光纤激光器是指用掺稀土 元素玻璃光纤作为增益介 质的激光器，光纤激光器 可在光纤放大器的基础上 开发出来：在泵浦光的作 用下光纤内极易形成高功 率密度，造成激光工作物 质的激光能级“粒子数反 转”，当适当加入正反馈 回路（构成谐振腔）便可 形成激光振荡输出。
v 非线性光学型光纤激光器。主 要有受激喇曼散射光纤激光器 和受激布里渊散射光纤激光器。
v 稀土类掺杂光纤激光器。光纤 的基质材料是玻璃，向光纤中 掺杂稀土类元素离子使之激活， 而制成光纤激光器。
v 塑料光纤激光器。向塑料光纤 芯部或包层内掺入激光染料而 制成光纤激光器。
❖ 光纤激光器的主要特点Leabharlann Baidu
光纤作为导波介质，纤芯直径小，纤内易 形成高功率密度，可方便地与目前的光纤 通信系统高效连接，构成的激光器具有高 转换效率、低阈值、高增益、输出光束质 量好和线宽窄等特点；
光纤激光器的基本结构
❖ 光纤激光器的基本结构与固体激光器的 结构基本相同。
LD 耦合光学系统
工作物质 (增益光纤)
准直光学系统
泵浦源
谐振腔
谐振腔腔镜可为反射镜、光纤光栅或光纤环
光纤激光器的分类及特点
光纤材料
v 晶体光纤激光器。工作物质是 激光晶体光纤，主要有红宝石 单晶光纤激光器和nd3+：YAG 单晶光纤激光器等。
光纤激光器的应用
❖ 标刻应用 ❖ 材料处理的应用 ❖ 材料弯曲的应用 ❖ 激光切割的应用
精密仪器标刻
心脏支架的切割
在线打标