1 引言

      近年來，隨著各種關(guān)鍵技術(shù)的突破，光纖激光器得到了長足的發(fā)展。作為第三代激光技術(shù)的代表，光纖激光器具有其他激光器無可比擬的技術(shù)優(yōu)越性。這幾年隨著各 種商用光纖激光器的面市，光纖激光器被應(yīng)用到眾多領(lǐng)域。本文主要介紹國內(nèi)外光纖激光器的最新應(yīng)用進(jìn)展及我國商用光纖激光器現(xiàn)狀及發(fā)展。

2 光纖激光器的應(yīng)用

2.1 光纖激光器在工業(yè)上的應(yīng)用

      工業(yè)生產(chǎn)要求激光器可靠性高、體積小、安全、便于操作。光纖激光器以其結(jié)構(gòu)緊湊、光轉(zhuǎn)換效率高、預(yù)熱時(shí)間短、受環(huán)境因素影響小、免維護(hù)以及容易與光纖或由光學(xué)鏡片組成導(dǎo)光系統(tǒng)耦合等優(yōu)點(diǎn)受到人們的廣泛關(guān)注。

      目前，光纖激光器正逐步取代傳統(tǒng)激光器在激光打標(biāo)(laser marking)、激光焊接、激光切割(laser cutting)等領(lǐng)域的主導(dǎo)地位。在打標(biāo)領(lǐng)域，由于光纖激光器具有較高的光束質(zhì)量和定位精度，光纖 打標(biāo)系統(tǒng)正取代效率不高的二氧化碳激光和氙燈抽運(yùn)的Nd:YAG脈沖激光打標(biāo)(laser marking)系統(tǒng)；在歐美及日本市場，這種取代正大規(guī)模地進(jìn)行著，僅在日本，每月的需求量 就超過100臺。我國作為世界上最大的工業(yè)制造國，對光纖激光打標(biāo)(laser marking)機(jī)的需求是十分巨大的，估計(jì)每年有超過2000臺的需求量。在激光焊接和切割領(lǐng)域，隨著 上千瓦甚至幾萬瓦光纖激光器的研制成功，光纖激光器也得到了應(yīng)用。此前，IPG報(bào)道，德國寶馬汽車公司購買了他們的高功率光纖激光器用在車門焊接生產(chǎn)線 上。

2.2 光纖激光器在傳感上的應(yīng)用

      較之于其他光源，光纖激光器被用作傳感光源有許多優(yōu)勢。首先，光纖激光器有效率高、可調(diào)諧、穩(wěn)定性好、緊湊小巧、重量輕、維護(hù)方便和光束質(zhì)量好等優(yōu)異性能。其次，光纖激光能很好地與光纖耦合，與現(xiàn)有的光纖器件完全兼容，能進(jìn)行全光纖測試。

      目前，基于可調(diào)諧窄線寬光纖激光器的光纖傳感是該領(lǐng)域的應(yīng)用熱點(diǎn)之一。該類型光纖激光器的光譜線寬很窄，具有超長相干長度，并且可以對頻率進(jìn)行快速調(diào)制。 把這種窄線寬光纖激光器應(yīng)用到分布式傳感系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)超長距離、超高精度的光纖傳感。在美國和歐洲，這種基于可調(diào)諧窄線寬光纖激光器的傳感技術(shù)被廣泛應(yīng)用 到國土安全及重要設(shè)施監(jiān)測、石油/天然氣管道監(jiān)測以及水下聲納探測等眾多領(lǐng)域。我國估計(jì)每年對這種類型光纖激光器的需求量也在100臺以上。

2.3 光纖激光器在通訊上的應(yīng)用

      光纖激光器相比于常規(guī)激光系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)緊湊性、散熱、光束質(zhì)量、體積以及與現(xiàn)有系統(tǒng)的兼容性等方面具有顯著優(yōu)勢，在通訊領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

      摻稀土光纖為增益介質(zhì)的鎖模光纖激光器可以產(chǎn)生高重復(fù)率、脈寬為皮秒或飛秒量級的超短光脈沖，而且其激射波長又落在光纖通信的最佳窗口1.55 μm波段上，是未來高速光通信系統(tǒng)的理想光源。目前，10GHz 與40 GHz重復(fù)頻率的鎖模光纖激光器已經(jīng)研制成功。一旦這種通訊網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)開展，對這類型激光器的需求將是巨大的。

2.4 光纖激光器在醫(yī)療上的應(yīng)用

      現(xiàn)在，用于臨床的激光器大多是氬離子激光器、二氧化碳激光器和YAG激光器，但通常它們光束質(zhì)量不高，具有非常大的體積，需要龐大的水冷系統(tǒng)，并且安裝和 維護(hù)非常麻煩，而這些恰恰是光纖激光器可以彌補(bǔ)的。因?yàn)樗肿釉? μm有一個吸收峰，將2 μm光纖激光器用作外科手術(shù)工具可以實(shí)現(xiàn)快速止血，減少手術(shù)對人體組織的破壞。

      超快光纖激光器是目前最活躍的研究領(lǐng)域之一，其在醫(yī)療領(lǐng)域也有十分重要的應(yīng)用。目前，生物醫(yī)學(xué)專家已將它作為超精密外科手術(shù)刀，用于視力矯正手術(shù)，既能減 少組織損傷又不會留下手術(shù)后遺癥，甚至可對單個細(xì)胞動精密手術(shù)或者用于基因療法。人們也在研究如何將飛秒激光用于牙科治療。另外，利用其超短脈沖，醫(yī)學(xué)研 究者們也研究其在醫(yī)學(xué)成像方面的應(yīng)用。隨著各種研究的深入，用于醫(yī)療的光纖激光器需求也必將迅速增加。

2.5 光纖激光器在軍事上的應(yīng)用

      高功率、高質(zhì)量激光武器一直是軍事領(lǐng)域防御和進(jìn)攻武器的研究重點(diǎn)。高功率光纖激光器以其高亮度、小照射面積、體積小等優(yōu)點(diǎn)越來越受到重視。另外，在定位、測距、遙感、跟蹤制導(dǎo)和模擬打靶等領(lǐng)域中，光纖激光器作為一種有效的工具也備受青睞。

3 我國光纖激光器的發(fā)展現(xiàn)狀及根源

      從上面的論述可以看出，我國對光纖激光器的需求是十分巨大的，但目前，我國絕大部分的光纖激光依靠進(jìn)口，國內(nèi)很少有公司能生產(chǎn)性能好的商用光纖激光器，這 也使得我國在光纖激光的應(yīng)用上遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國外。是什么導(dǎo)致我國的光纖激光產(chǎn)業(yè)化嚴(yán)重滯后呢？本人認(rèn)為是由于我國對研制專門用于光纖激光器的光纖器件滯后所 引起的。

      眾所周知，光纖激光器的構(gòu)成除了抽運(yùn)激光器和電路外，其他都是光纖和各種光纖器件。一般認(rèn)為，光纖激光器有5項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：1) 特種光纖技術(shù)；2) 包層抽運(yùn)耦合技術(shù)；3) 光纖光柵技術(shù)；4)半導(dǎo)體抽運(yùn)激光器技術(shù)；5)光纖激光器整機(jī)技術(shù)。在這5項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)中，除了半導(dǎo)體抽運(yùn)激光器外，其他4項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)全部與光纖技術(shù)密切相 關(guān)，準(zhǔn)確地說，是與能量光纖技術(shù)密切相關(guān)。而能量光纖技術(shù)又是在信號光纖技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。信號光纖技術(shù)主要是為光通訊服務(wù)的。在國外，當(dāng)光通信走 入低谷，而光纖激光器取得突破時(shí)，很多從事光通信光纖器件研制生產(chǎn)的企業(yè)轉(zhuǎn)向到能量型的專門用于光纖激光器的器件的研制和生產(chǎn)。而在國內(nèi)，雖然有很多從事 光通信光纖器件研發(fā)的企業(yè)，但直到現(xiàn)在，專門生產(chǎn)光纖激光器用器件的公司仍非常少，而且面向的市場也大多是國外。正是這種基礎(chǔ)上的空白導(dǎo)致我國光纖激光產(chǎn) 業(yè)的滯后。

      所以，大力發(fā)展專門用于光纖激光器的光纖器件是我國光纖激光產(chǎn)業(yè)化的必由之路。而發(fā)展高功率光纖器件是其中的重中之重，光纖激光器最重要的一個發(fā)展方向是 往高功率發(fā)展，而且用于制造高功率光纖激光器的器件必須能承受高功率，普通的用于光通信的器件是無法做到的。另外，保偏器件也是其中重點(diǎn)的器件之一，對于 鎖模光纖激光器，由于機(jī)械振動引起的激光在諧振腔內(nèi)偏振態(tài)的起伏，以及偏振模色散會導(dǎo)致脈沖振幅的抖動和光波長的漂移。消除這種影響的有效方法是采用全保 偏光纖諧振腔，即使用保偏摻鉺光纖和保偏單模光纖、偏振無關(guān)隔離器、保偏耦合器和偏振控制器，這些器件的使用可以有效地提高輸出鎖模脈沖的穩(wěn)定性。

4 結(jié)束語

      隨著光纖激光器的商業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化，光纖激光器在各領(lǐng)域的應(yīng)用必將越來越廣泛和深入，而我國想在此次光纖激光的發(fā)展大潮中占有一席之地，必然要大力發(fā)展專門用于光纖激光器的光纖器件#p#分頁標(biāo)題#e#