光纖激光器發(fā)展歷史
1962年世界上第一個GaAs半導體激光器問世以來,已有四十余年的歷史,現(xiàn)在半導體激光器已廣泛地應用于激光通信、光盤存儲、激光檢測等領域。
隨著半導體激光器連續(xù)輸出功率的日益提高,其應用范圍也不斷擴大,其中大功率半導體激光器泵浦的固體激光器(DPSSL)是它最大的應用領域之一。這一技術綜合了半導體激光器與固體激光器的優(yōu)點,不僅將半導體激光器的波長轉(zhuǎn)換為固體激光器的波長,而且伴隨光束質(zhì)量的改善和光譜線寬的壓縮,以及實現(xiàn)脈沖輸出等。半導體激光器體積?
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方法之一就是將激光介質(zhì)做成細長的光纖形狀。
所謂光纖激光器就是用光纖作激光介質(zhì)的激光器,1964年世界上第一代玻璃激光器就是光纖激光器。由于光纖的纖芯很細,一般的泵浦源(例如氣體放電燈)很難聚焦到芯部。所以在以后的二十余年中光纖激光器沒有得到很好的發(fā)展。隨著半導體激光器泵浦技術的發(fā)展,以及光纖通信蓬勃發(fā)展的需要,1987年英國南安普頓大學及美國貝爾實驗室實驗證明了摻鉺光纖放大器(EDFA)的可行性。它采用半導體激光光泵摻鉺單模光纖對光信號實現(xiàn)放大,現(xiàn)在這種EDFA已經(jīng)成為光纖通信中不可缺少的重要器件。由于要將半導體激光泵浦入單模光纖的纖芯(一般直徑小于10um),要求半導體激光也必須為單模的,這使得單模EDFA難以實現(xiàn)高功率,報道的最高功率也就幾百毫瓦。
為了提高功率,1988年左右有人提出光泵由包層進入。初期的設計是圓形的內(nèi)包層,但由于圓形內(nèi)包層完美的對稱性,使得泵浦吸收效率不高,直到九十年代初矩形內(nèi)包層的出現(xiàn),使激光轉(zhuǎn)換效率提高到50%,輸出功率達到5瓦。1999年用四個45瓦的半導體激光器從兩端泵浦,獲得了110瓦的單模連續(xù)激光輸出。近兩年,隨著高功率半導體激光器泵浦技術和雙包層光纖制作工藝的發(fā)展,光纖激光器的輸出功率逐步提高,目前采用單根光纖,已經(jīng)實現(xiàn)了1000瓦的激光輸出。
近期,隨著光纖通信系統(tǒng)的廣泛應用和發(fā)展,超快速光電子學、非線性光學、光傳感等各種領域應用的研究已得到日益重視。其中,以光纖作基質(zhì)的光纖激光器,在降低閾值、振蕩波長范圍、波長可調(diào)諧性能等方面,已明顯取得進步,是目前光通信領域的新興技術,它可以用于現(xiàn)有的通信系統(tǒng),使之支持更高的傳輸速度,是未來高碼率密集波分復用系統(tǒng)和未來相干光通信的基?
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光纖激光器由于其具有絕對理想的光束質(zhì)量、超高的轉(zhuǎn)換效率、完全免維護、高穩(wěn)定性以及體積小等優(yōu)點,對傳統(tǒng)的激光行業(yè)產(chǎn)生巨大而積極的影響。最新市場調(diào)查顯示:光纖激光器供應商將爭奪固體激光器及其他激光器在若干關鍵應用領域的市場份額,而這些市場份額在未來幾年將穩(wěn)步看漲。到2010年,光纖激光器將至少占領工業(yè)激光器28億美元市場份額的四分之一。光纖激光器的銷售量將以年增幅愈35%的速度攀升,從2005年的1.4億美元增至2010年的6.8億美元。而同期,工業(yè)激光器市場每年增幅僅9%,2010年達到28億美元。