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光纤激光器

高功率单模光纤激光器的最新进展

通过确定高功率光纤激光器的挑战并相应地优化光纤，已经实现了4.3kW
的单模输出，进一步的功率提升和新的超快激光应用正在开发中。

文/Thomas Schreiber，Andreas Tünnermann，Andreas Thoss

如 果说激光技术领域有一个 了新的光纤来克服这些限制。该团队 何形状。必须确定所有参数以实现最
明显的趋势，那就是光纤
成功地完成了一系列测试，展示了
小损耗、单模运行以及最后的高功率
激光器的兴起。在高功率 4.3kW 的单模输出，其中光纤激光器 放大。完美的光纤放大器将提供超过
切割和焊接应用方面，光纤激光器已 输出仅受到输入泵浦功率的限制。 90％的高转换率、完美的光束质量，
经从高功率 CO 2 激光器和固体激光器 以及仅由可用的泵浦功率限制的输出
手中抢占了大量市场份额。目前，一 抑制单模光纤激光提升的效应 功率。
些主流的光纤激光器制造商正在探索 这种单模大功率光纤激光器面临 然而，将单模系统提升到较高功
许多新的应用，以满足更多市场需求。 的挑战是什么？这些挑战主要可分为 率可能导致激活纤芯内更高的功率密
在高功率光纤激光器中，单模系 三个领域 ：a）改进泵浦，b）设计具 度，增加的热负载以及许多非线性光
统具有令人满意的特性 ：它们具有 有低光学损耗且仅在单模运行下工作 学效应，例如受激拉曼散射（SRS）
最高的亮度，可以聚焦至几微米到 的有源光纤，以及 c）正确测量所得 和受激布里渊散射（SBS）。
最高的强度。它们还具有最大的焦 到的辐射。在本文中，
深，这使它们最适合远程加工。然而 我们假设挑战 a）可以
它们难以制造，只有市场领先的美国 通过高亮度激光二极
IPG Photonics 公司才能提供具有单模 管和适当的耦合技术
10kW 功率的系统。不幸的是，没有 得以解决，因此我们
关于其光束特性的细节，特别是可能 将主要精力聚焦在其
与单模光束一起存在的任何可能的多 他两个挑战领域。
模成分。 在用于高功率单
由 德 国 政 府 资 助、 来 自 德 国 模运行的有源光纤设
Friedrich Schiller University 和弗劳 计中，有两组通用参
恩霍夫应用光学与精密工程研究所 数要优化 ：掺杂和几
（Fraunhofer IOF）的科学家团队与德
国通快公司、Active Fiber Systems 公 图1：德国的一个研
司、业纳公司和 Leibniz Institute of 究团队已经展示了光
纤激光器的4.3kW单模
Photonic Technology 合作，分析了提 输出，其输出仅受到
输入泵浦功率的限制。
升这种激光器功率的挑战，然后开发

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