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光纤激光器（Fiber Laser）应用范围非常广泛，包括激光光纤通讯、激光空间远距通讯、工业造船、汽车制造、激光雕刻激光打标激光切割、印刷制辊、金属非金属钻孔/切割/焊接（铜焊、淬水、包层以及深度焊接）、军事国防安全、医疗器械仪器设备、大型基础建设，作为其他激光器的泵浦源等等。
按照光纤材料的种类，光纤激光器可分为：
1．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。
2．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。
3．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。
4．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。
光纤激光器是一种以光纤为放大介质的激光器，它使用稀土离子的光学放大特性。根据不同的分类方式，光纤激光器可以分为多种类型。以下是对光纤激光器类型的详细归纳：
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。
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。
稀土类掺杂光纤激光器：向光纤中掺杂稀土类元素离子使之激活（如Nd3+、Er3+、Yb3+、Tm3+等，基质可以是石英玻璃、氟化锆玻璃、单晶）而制成光纤激光器。稀土掺杂光纤激光器问世最早，目前发展也最为迅速，并有望最早进入实用化阶段，而成为固体和半导体激光器的有力竞争者。
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。
F-P腔
环形腔
环路反射器光纤谐振腔
“8”字形腔
DBR光纤激光器
DFB光纤激光器
单包层光纤激光器
双包层光纤激光器
光子晶体光纤激光器
特种光纤激光器
连续光纤激光器：适用于医疗、科学研究等领域。
脉冲光纤激光器：能够以非常快的速度产生高强度激光脉冲，适用于材料加工、精密测量等领域。根据脉冲形成原理又可分为调Q光纤激光器（脉冲宽度为ns量级）和锁模光纤激光器（脉冲宽度为ps或fs量级）。
S-波段：1460~1530 nm
C-波段：1530~1565 nm
L-波段：1565~1610 nm
可调谐单波长激光器
可调谐多波长激光器
单模光纤激光器：纤芯较细，发出的是典型的高斯光束，能量非常集中，光束质量优于多模激光器，适用于需要高精度和高质量的应用，如1mm及以下不锈钢/碳钢薄板的切割，以及热传导焊。
多模光纤激光器：能量分布近似一个倒扣的杯子，比较平均，光束质量相对较差，但在需要高功率输出的应用中更为合适，如2mm及以上的厚板切割，以及深熔焊。
此外，还有根据光纤材料的种类进行分类的方式，但基本与前述分类方式重叠，不再赘述。
综上所述，光纤激光器类型多样，各具特色，适用于不同的应用领域和场景。在选择光纤激光器时，需要根据具体的加工需求和工艺要求来决定使用哪种类型的激光器。
激光信号的产生需具备粒子数反转、存在光反馈和达到激光阈值三个基本条件，因此激光器是由工作物质、泵浦源和谐振腔三部分组成。光纤激光器的基本结构如下，增益光纤为产生光子的增益介质；抽运光的作用是作为外部能量使增益介质达到粒子数反转，也就是泵浦源；光学谐振腔由两个反射镜组成，作用是使光子得到反馈并在工作介质中得到放大。抽运光进入增益光纤后被吸收，进而使增益介质中能级粒子数发生反转，当谐振腔内的增益高于损耗时在两个反射镜之间便会形成激光振荡，产生激光信号输出。
光纤激光器作为第三代激光技术的代表，具有以下优势：
（1）玻璃光纤制造成本低、技术成熟及其光纤的可饶性所带来的小型化、集约化优势。
（2）玻璃光纤对入射泵浦光不需要像晶体那样的严格的相位匹配，这是由于玻璃基质Stark 分裂引起的非均匀展宽造成吸收带较宽的缘故。
（3）玻璃材料具有极低的体积面积比，散热快、损耗低，所以上转换效率较高，激光阈值低。
（4）输出激光波长多：这是因为稀土离子能级非常丰富及其稀土离子种类之多。
（5）可调谐性：由于稀土离子能级宽和玻璃光纤的荧光谱较宽。
（6）由于光纤激光器的谐振腔内无光学镜片，具有免调节、免维护、高稳定性的优点，这是传统激光器无法比拟的。
（7）光纤导出，使得激光器能轻易胜任各种多维任意空间加工应用，使机械系统的设计变得非常简单。
（8）胜任恶劣的工作环境，对灰尘、震荡、冲击、湿度、温度具有很高的容忍度。
（9）不需热电制冷和水冷，只需简单的风冷。
（10）高的电光效率：综合电光效率高达20%以上，大幅度节约工作时的耗电，节约运行成本。
（11）高功率,目前商用化的光纤激光器是六千瓦。
双包层光纤的出现无疑是光纤领域的一大突破，它使得高功率的光纤激光器和高功率的光放大器的制作成为现实。自1988年E Snitzer首次描述包层泵浦光纤激光器以来，包层泵浦技术已被广泛地应用到光纤激光器和光纤放大器等领域，成为制作高功率光纤激光器首选途径。
包层泵浦技术，由四个层次组成:①光纤芯;②内包层;③外包层;④保护层。将泵光耦合到内包层（内包层一般采用异形结构，有椭圆形、方形、梅花形、D形及其六边形等等）,光在内包层和外包层（一般设计为圆形） 之间来回反射,多次穿过单模纤芯被其吸收。这种结构的光纤不要求泵光是单模激光,而且可对光纤的全长度泵浦,因此可选用大功率的多模激光二极管阵列作泵源,将约70%以上的泵浦能量间接地耦合到纤芯内,大大提高了泵浦效率。
包层泵浦技术特性决定了该类激光器有以下几方面的突出性能。
1、高功率
一个多模泵浦二极管模块组可辐射出100瓦的光功率，多个多模泵浦二极管并行设置，即可允许设计出很高功率输出的光纤激光器。
2、无需热电冷却器
这种大功率的宽面多模二极管可在很高的温度下工作，只须简单的风冷，成本低。
3、很宽的泵浦波长范围
高功率的光纤激光器内的活性包层光纤掺杂了铒/镱稀土元素，有一个宽且又平坦的光波吸收区(930-970nm),因此，泵浦二极管不需任何类型的波长稳定装置 。
4、效率高
泵浦光多次横穿过单模光纤纤芯，因此其利用率高。
5、高可靠性
多模泵浦二极管比起单模泵浦二极管来其稳定性要高出很多。其几何上的宽面就使得激光器的断面上的光功率密度很低且通过活性面的电流密度亦很低。这样一来，泵浦二极管其可靠运转寿命超过100万小时。
目前实现包层泵浦光纤激光器的技术概括起来可分为线形腔单端泵浦、线形腔双端泵浦、全光纤环形腔双包层光纤激光器三大类，不同特色的双包层光纤激光器可由该三种基本类型拓展得到。
OFC－2002的一篇文献采用的结构，实现了输出功率为3.8W、阈值为1.7W，倾斜效率高达85%的新型包层泵浦光纤激光器[1]。在产品技术方面，美国IPG公司异军突起，已开发出700W的掺镱双包层光纤激光器，并宣称将推出2000W的光纤激光器。
脉冲光纤激光器以其优良的光束质量，可靠性，最长的免维护时间，最高的整体电光转换效率，脉冲重复频率，最小的体积，无须水冷的最简单、最灵活的使用方式，最低的运行费用使其成为在高速、高精度激光标刻方面的唯一选择。
一套光纤激光打标系统可以由一个或两个功率为25W的光纤激光器，一个或两个用来导光到工件上的扫描头以及一台控制扫描头的工业电脑组成。这种设计比用一个50W激光器分束到两个扫描头上的方式高出达4倍以上的效率。该系统最大打标范围是175mm*295mm，光斑大小是35um，在全标刻范围内绝对定位精度是+/-100um。100um工作距离时的聚焦光斑可小到15um。
光纤激光器的材料处理是基于材料吸收激光能量的部位被加热的热处理过程。1um左右波长的激光光能很容易被金属、塑料及陶瓷材料吸收。
光纤激光成型或折曲是一种用于改变金属板或硬陶瓷曲率的技术。集中加热和快速自冷切导致在激光加热区域的可塑性变形，永久性改变目标工件的曲率。研究发现用激光处理的微弯曲远比其他方式具有更高的精密度，同时，这在微电子制造是一个很理想的方法。
随着光纤激光器的功率不断攀升，光纤激光器在工业切割方面得以被规模化应用。比如：用快速斩波的连续光纤激光器微切割不锈钢动脉管。由于它的高光束质量，光纤激光器可以获得非常小的聚焦直径和由此带来的小切缝宽度正在刷新医疗器件工业的标准。
由于其波段涵盖了1.3μm和1.5μm两个主要通信窗口，因此光纤激光器在光通信领域拥有不可替代的地位，大功率双包层光纤激光器的研制成功使其在激光加工领域的市场需求也呈迅速扩展的趋势。光纤激光器在激光加工领域的范围和所需性能具体如下：软焊和烧结：50－500W；聚合物和复合材料切割：200W－1kW；去激活：300W－1kW；快速印刷和打印：20W－1kW；金属淬火和涂敷：2－20kW；玻璃和硅切割：500 W－2kW。此外，随着紫外光纤光栅写入和包层泵浦技术的发展，输出波段在紫光、蓝光、绿光、红光及近红外光的波长上转换光纤激光器已可以作为实用的全固化光源而广泛应用于数据存储，彩色显示，医学荧光诊断。远红外波长输出的光纤激光器由于其结构灵巧紧凑，能量和波长可调谐等优点，也在激光医疗和生物工程等领域得到应用。
早期对激光器的研制主要集中在研究短脉冲的输出和可调谐波长范围的扩展方面。今天，密集波分复用(DWDM)和光时分复用技术的飞速发展及日益进步加速和刺激着多波长光纤激光器技术、超连续光纤激光器等的进步。同时，多波长光纤激光器和超连续光纤激光器的出现，则为低成本地实现Tb/s的DWDM或OTDM传输提供理想的解决方案。就其实现的技术途径来看，采用EDFA放大的自发辐射、飞秒脉冲技术、超发光二极管等技术均见报道。
2002年南开大学报道了在掺Yb3 + 双包层光纤器中得到了脉宽4. 8ns 的自调Q 脉冲输出和混合调Q 双包层光纤激光中得到峰值功率大于8kW ,脉宽小于2ns 的脉冲输出。
2003年南开大学报道了利用脉冲泵浦获得100kW 峰值功率的调Q 脉冲,以及得到的60nm 可调谐的调Q 脉冲。
2003年11月20日报道，上海科学家在激光领域取得新成果，成功开发出输出功率高达107W的光纤激光器。此激光器的全称为“高功率掺镱双包层光纤激光器”，与目前已有的激光器相比它的维护费用和功率消耗都要低得多，寿命是普通激光器的几十倍。该课题组的负责人之一楼祺洪研究员告诉记者，激光打印有着广泛的应用前景，与市民生活直接相关的如食品的生产日期、防伪标志等，若以激光打印代替现在的油墨打印清晰度高、永不褪色、难以仿冒、利于环保，具有国际流行的新趋势。上海科学家研制的光纤激光器使光纤激光输出功率又上升了一个新台阶，最大输出功率达107W，已经遥遥领先于全国同行。
2004年，南开大学又报道了连续泵浦206kW峰值功率的调Q 脉冲。
2004年12月3日，烽火通信报道，继推出激光输出功率达100W以上的双包层掺镱光纤后，经过艰苦的攻关再创佳绩，将该类新型光纤的输出功率成功提高至440W，达到国际领先水平。
这是烽火通信在特种光纤领域迈出的重要一步，同时也是我国在高功率激光器用光纤领域的重大突破。掺镱双包层光纤激光器是国际上新近发展的一种新型高功率激光器件，由于其具有光束质量好、效率高、易于散热和易于实现高功率等特点，近年来发展迅速，并已成为高精度激光加工、激光雷达系统、光通信及目标指示等领域中相干光源的重要候选者。双包层掺镱激光器的主要激光增益介质是双包层掺镱光纤，因此双包层掺镱光纤的性能直接决定了该类激光器的转换效率和输出功率。烽火通信作为国内唯一一家进行双包层掺镱光纤研究的单位，在成功推出输出功率达100W以上的完全可商用的双包层掺镱光纤产品后，又加大的研发力度，使得其输出功率实现440W以上，达到国际领先水平。
2023年6月，中国科学院上海光学精密机械研究所在特殊波长的飞秒超快光纤激光器研制方向取得重要进展。该团队首次报道了一种基于色散管理、全保偏九字腔的978 nm飞秒掺镱光纤激光器。
2023年7月，加拿大拉瓦尔大学科学家开发出了第一台可在电磁光谱的可见光范围内产生飞秒脉冲的光纤激光器，这种能产生超短、明亮可见波长脉冲的激光器可广泛应用于生物医学、材料加工等领域。
光纤激光器（Fiber Laser）作为第三代激光技术的代表，其科研活动在全球范围内持续进行，并取得了显著进展。以下是对光纤激光器科研方面的详细介绍：
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。其工作原理主要基于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。光纤激光器的基本结构包括增益光纤（作为产生光子的增益介质）、抽运光（作为外部能量使增益介质达到粒子数反转，即泵浦源）和光学谐振腔（由两个反射镜组成，使光子得到反馈并在工作介质中得到放大）。
1、特殊波长光纤激光器的研发：
中国科学院上海光学精密机械研究所高功率光纤激光技术实验室在特殊波长的飞秒超快光纤激光器研制方向取得重要进展。该团队首次报道了一种基于色散管理、全保偏九字腔的978 nm飞秒掺镱光纤激光器。
加拿大拉瓦尔大学研究团队成功开发出了第一款能够在电磁波谱可见光范围内产生飞秒脉冲的光纤激光器。这款激光器基于稀土掺杂氟化物光纤，发射波长为635 nm的红光，具有出色的性能参数。
2、高功率光纤激光器的研发：
光纤激光器不断向着更大功率、更高光束质量的方向发展。例如，美国IPG公司已实现单光纤单模20 kW的光纤激光输出。
国内外相关研究单位针对限制功率提升的非线性效应和热效应等问题进行了大量的理论和实验研究，提出了多种解决方案，如增大光纤有效模场面积、利用光谱控制技术抑制受激拉曼散射效应等。
3、光纤激光器技术的创新与应用：
光纤激光器技术不断创新，提高了输出功率、光束质量和稳定性等关键指标。例如，大族光子“极光”系列光纤激光器通过器件一体化技术、水冷板一体化封装技术等核心技术突破，实现了高功率、轻量化、高效率和长期稳定的性能。
光纤激光器在激光光纤通讯、激光空间远距通讯、工业造船、汽车制造、激光雕刻、激光打标、激光切割、印刷制辊、金属非金属钻孔/切割/焊接、军事国防安全、医疗器械仪器设备、大型基础建设等多个领域得到了广泛应用。
随着技术的进步和应用需求的不断增加，光纤激光器的科研活动将继续深入。未来趋势可能包括：
1、新波段、窄线宽、超短脉冲等方向的研究：以满足光通信、光传感、国防、医疗等领域对光纤激光器激光发射波长和光束质量的更高需求。
2、高功率光纤激光器的进一步研究：针对非线性效应和热效应等限制因素提出更有效的解决方案，实现更高功率的光纤激光输出。
3、光纤激光器技术的产业化应用：推动光纤激光器在更多领域的应用和发展，提高生产效率和产品质量。
综上所述，光纤激光器科研活动在全球范围内持续活跃，并取得了显著进展。未来随着技术的不断创新和应用需求的增加，光纤激光器将在更多领域发挥重要作用。
光纤激光器作为第三代激光技术的代表，具有其他激光器无可比拟的技术优越性。不过，我们认为，在短期内，光纤激光器将主要聚焦在高端用途上随光纤激光器的普及，成本的降低以及产能的提高，最终将可能会替代掉全球大部分高功率 CO2激光器和绝大部分YAG激光器。
随着科技的飞速发展，3D打印技术已逐渐渗透到我们生活的方方面面。而在这一技术革新中，光纤激光器以其独特的优势，正成为3D打印不可或缺的助力。
光纤激光器，顾名思义，是以掺稀土元素的玻璃光纤为增益介质产生激光输出的装置。它的基本工作原理是通过泵浦源发出的光，经过反射镜耦合进入掺稀土元素的光纤中，使稀土离子发生能级跃迁，实现粒子数反转，最终通过谐振腔形成稳定的激光输出。这种激光器以其高效率、高光束质量、小体积和长寿命等特点而广受青睐。
在3D打印领域，光纤激光器发挥着举足轻重的作用。由于其光束质量好，能够实现高精度的材料加工，因此在金属粉末的选择性激光烧结（SLS）或熔融（SLM）过程中，光纤激光器能够提供稳定且精确的能量输出，确保打印件的精度和质量。此外，光纤激光器的高转换效率意味着在打印过程中能耗更低，这不仅降低了生产成本，还符合绿色环保的理念。
当前，随着3D打印技术的不断进步，光纤激光器在这一领域的应用也在不断拓展。从航空航天到医疗器械，从汽车制造到珠宝首饰，光纤激光器正助力3D打印技术在各个行业大放异彩。以航空航天领域为例，利用光纤激光器进行3D打印，可以制造出结构复杂、精度要求高的零部件，大大提升了飞行器的性能和安全性。
展望未来，光纤激光器在3D打印中的应用前景十分广阔。随着技术的不断创新和成本的降低，光纤激光器将更加普及，进一步推动3D打印技术的普及和应用。同时，随着新材料和新工艺的不断涌现，光纤激光器也将面临更多的挑战和机遇，但其高精度、高效率的特点将始终是3D打印领域的核心竞争力。
值得一提的是，光纤激光器助力3D打印的实例不胜枚举。例如，在医疗器械领域，利用光纤激光器3D打印技术，可以定制出与患者骨骼结构完美契合的植入物，大大提高了手术的成功率和患者的康复速度。这些实际应用案例充分证明了光纤激光器在3D打印中的不可或缺性。
综上所述，光纤激光器以其高精度、高效率的特点，正成为3D打印技术的重要推动力。在未来的发展中，我们有理由相信，光纤激光器将继续助力3D打印技术走向更加广阔的应用领域，为人类社会的进步贡献更多力量。
光纤激光器和二氧化碳激光器在多个方面存在显著差异，这些差异主要体现在工作物质、输出波长、功率范围、应用领域、光电转化效率、切割质量及速度、使用和维护成本等方面。以下是对这些区别的详细分析：
光纤激光器：使用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质。其输出波长多样，包括蓝、绿、红、近红外等多种频段，但用于工业加工的光纤激光器输出波长通常为1.06μm。
二氧化碳激光器：以CO2气体作为工作物质，属于气体激光器。其输出波长为10.6微米，位于红外区，肉眼无法直接觉察。
光纤激光器：输出功率范围较广，从几百瓦到上千瓦不等，商用化的光纤激光器甚至可以达到六千瓦。
二氧化碳激光器：常见的功率范围主要在80W到600W之间，但某些高功率型号可以达到几千瓦以上，尤其在工业材料加工领域，其功率需求可能更大。
光纤激光器：应用范围非常广泛，包括激光光纤通讯、激光空间远距通讯、工业造船、汽车制造、激光雕刻、激光打标、激光切割、印刷制辊、金属非金属钻孔/切割/焊接、军事国防安全、医疗器械仪器设备、大型基础建设等。此外，光纤激光器还常用作其他激光器的泵浦源。
二氧化碳激光器：同样广泛应用于多个领域，特别是在激光切割、焊接、钻孔和表面处理等方面表现出色。此外，它还在通讯、雷达、化学分析、激光诱发化学反应以及外科手术等领域有所应用。
光纤激光器：具有较高的光电转化效率，通常可达25%以上，这有助于降低运行成本并提升节能环保性能。在切割薄板（尤其是厚度3mm以下）时，光纤激光器具有显著优势，切割速度快且断面质量较好。
二氧化碳激光器：虽然光电转化效率相对较低（约10%），但在切割厚板（厚度大于6mm）时逐渐显现出其优势。此外，二氧化碳激光器的输出光束质量高、相干性好、线宽窄且工作稳定。
光纤激光器：一次性投入成本可能略高于二氧化碳激光器，但由于其高效的光电转化率和较低的维护需求（如无需频繁更换介质气体），长期运行成本相对较低。
二氧化碳激光器：虽然初期投入成本可能较低，但由于其较低的光电转化率和较高的维护需求（如需要定期点检和更换介质气体），长期运行成本可能较高。
综上所述，光纤激光器和二氧化碳激光器各有其优缺点和适用范围。在选择时，应根据具体的应用需求、预算限制以及长期运行成本等因素进行综合考虑。
光纤激光器的维修是一个复杂且需要专业知识的过程，涉及多个方面的检查和修复。以下是一些关键步骤和注意事项：
在维修前，首先需要对光纤激光器进行全面的故障诊断，以确定具体的问题所在。常见的故障可能包括激光强度衰减、不出光、光斑质量下降等。这些故障可能由多种原因引起，如激光器老化、光学元件污染或损坏、控制系统故障等。
1. 激光二极管更换
原因：激光二极管是光纤激光器的核心部件，长时间使用可能会导致其性能下降，进而引起功率衰减。
操作：针对激光二极管老化导致的功率衰减，需要采取更换激光二极管的措施。更换过程中需要注意确保设备断电，避免造成人员伤害。
2. 光纤检查与更换
原因：光纤作为传输介质，长时间使用可能会导致其性能下降，甚至断裂，从而影响激光器的输出功率。
操作：对于光纤断裂或老化问题，需要对光纤进行检查和更换。更换过程中需要确保连接处的清洁和干燥，以避免空气泄漏对设备性能产生影响。
3. 冷却系统检修
原因：光纤激光器运行过程中会产生大量热量，如果冷却系统出现故障，可能会导致设备过热，进而影响功率输出。
操作：针对冷却系统故障，需要进行详细的检修。清理散热片和风扇上的灰尘，检查冷却液是否充足，并对损坏的部件进行更换。
4. 控制系统检查与维修
原因：控制系统故障可能会导致激光器无法正常启动或运行不稳定，进而影响输出功率。
操作：对于控制系统故障，需要检查控制电路板和连接线是否正常。如发现异常，需进行相应的维修或更换。
1、安全操作：在维修过程中，需要注意设备的安全操作。确保设备已经关闭并处于断电状态，避免意外触电或设备损坏。
2、专业人员操作：由于光纤激光器属于高精度设备，建议由专业人员进行维修操作。非专业人员切勿尝试自行维修，以免造成不必要的损失和风险。
3、记录维修过程：在维修过程中，建议记录维修的步骤和结果，以便于日后的维护和管理。同时，也可以为其他维修人员提供参考和帮助。
4、预防性维护：为了减少光纤激光器故障的发生，建议定期进行预防性维护。对设备进行定期检查和清洁，及时发现并解决潜在问题，以确保设备的稳定运行。
在维修前，需要准备好必要的工具和备件，如螺丝刀、万用表、光纤熔接机、新的激光二极管、光纤等。这些工具和备件将有助于快速定位故障并进行修复。
光纤激光器的维修费用因多种因素而异，包括激光器的型号和规格、故障类型和复杂程度、地理位置以及市场供求关系等。因此，在确定维修费用时，建议客户与专业的激光器维修公司联系，并提供详细的故障描述和要求。维修公司会根据客户的具体情况给出相应的报价。
综上所述，光纤激光器的维修需要专业人员进行操作，并遵循一定的步骤和注意事项。通过全面的故障诊断、专业的维修操作以及定期的预防性维护，可以确保光纤激光器的稳定运行和延长其使用寿命。
