近些年，光纖激光器已經(jīng)為工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展最快的方向，正逐漸搶占傳統(tǒng)激光器市場(chǎng)。為此，國(guó)內(nèi)外在光纖激光器開發(fā)方面異常活躍。與此同時(shí)，各種新型光纖激光器產(chǎn)品也是層出不窮。國(guó)內(nèi)在光纖激光器領(lǐng)域發(fā)展迅速，除了在光源及設(shè)備領(lǐng)域不斷完善，上游合成材料及器件也取得了很多突破，正逐步打破國(guó)際技術(shù)壁壘。而在高精尖的激光武器方面，以美國(guó)為代表正逐漸推進(jìn)高功率光纖激光器在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用。接下來(lái)，OFweek激光網(wǎng)編輯將帶你回顧2015年度國(guó)內(nèi)外光纖激光器領(lǐng)域所取得的相關(guān)進(jìn)展情況。

　　一、國(guó)內(nèi)篇：

　　1、武漢銳科“4kW全光纖激光器”通過國(guó)家工信部項(xiàng)目驗(yàn)收

　　2015年11月16日，武漢銳科承擔(dān)的科技重大專項(xiàng)“4kW全光纖激光器”課題通過了由工信部組織的項(xiàng)目技術(shù)驗(yàn)收。

　　工信部專項(xiàng)辦領(lǐng)導(dǎo)及專家組組長(zhǎng)北京航空制造工程研究所鞏水利教授等一行10人參加了本次驗(yàn)收會(huì)議。閆大鵬博士作為課題負(fù)責(zé)人，與各子課題負(fù)責(zé)人分別匯報(bào)了任務(wù)完成及成果應(yīng)用情況。驗(yàn)收專家組通過對(duì)4kW全光纖激光器生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)和應(yīng)用示范單位的考察及質(zhì)詢討論，對(duì)課題的完成給予了肯定。專家組認(rèn)為項(xiàng)目成果達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)超過國(guó)內(nèi)同行業(yè)水平，達(dá)到了項(xiàng)目課題預(yù)期要求，且項(xiàng)目產(chǎn)業(yè)化推廣成果顯著，為國(guó)家相關(guān)行業(yè)發(fā)展帶來(lái)了較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，一致同意通過該課題的技術(shù)驗(yàn)收。

　　4kW全光纖激光器項(xiàng)目的成功驗(yàn)收，標(biāo)志著銳科在該領(lǐng)域打破了國(guó)外壟斷，對(duì)中國(guó)激光產(chǎn)業(yè)鏈激光核心器件的研發(fā)及規(guī)模的提升有很大的推動(dòng)作用，同時(shí)為相關(guān)行業(yè)對(duì)高功率光纖激光器量產(chǎn)化的需求提供了保障。

　　2、上光所摻鐿拉曼光纖放大器獲新突破

　　拉曼光纖激光器已經(jīng)能夠達(dá)到幾百瓦的功率水平。然而在拉曼光纖中，波分復(fù)用（WDM）組件通常對(duì)泵浦和種子激光進(jìn)行合束，從而使該組件成為實(shí)現(xiàn)更高功率的瓶頸。同樣地，用于泵浦1178nm拉曼光纖放大器（倍頻至589nm，用于自適應(yīng)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡在上層大氣中產(chǎn)生鈉導(dǎo)星）的1120nm鐿（Yb）光纖激光器，也深受放大自發(fā)輻射（ASE）和1060nm處寄生激光的影響，嚴(yán)重限制了1120nm光纖激光器的輸出。

　　為了解決這些問題，并創(chuàng)建高功率1120nm光纖激光源，中國(guó)科學(xué)院上海光機(jī)所（SIOM）的研究人員已經(jīng)開發(fā)出了一種集成的摻鐿拉曼光纖放大器（YRFA）架構(gòu)，解決了拉曼光纖激光器和/或長(zhǎng)波長(zhǎng)摻鐿光纖激光器的功率提升問題。放大器采用一段摻鐿光纖、其后跟隨一段拉曼增益光纖的結(jié)構(gòu)，兩段光纖均采用雙波長(zhǎng)激光器作為種子源，以避免寄生激光和對(duì)波分復(fù)用組件的需求。

　　目前，摻鐿光纖激光器可以產(chǎn)生千瓦甚至數(shù)十千瓦的衍射極限輸出，通常使用主振蕩器功率放大器架構(gòu)。通過利用雙波長(zhǎng)激光器取代主振蕩器，以及在功率放大器的末端增加拉曼光纖段，YRFA實(shí)現(xiàn)了完整的架構(gòu)；研究人員認(rèn)為實(shí)現(xiàn)高于千瓦級(jí)的拉曼光纖激光器是可能的。

　　“事實(shí)上，我們最近已經(jīng)獲得了波長(zhǎng)為1120nm的千瓦級(jí)拉曼光纖激光器，”上海光機(jī)所的激光技術(shù)研究員馮衍說(shuō)道，“我們提出的激光器結(jié)構(gòu)允許進(jìn)一步提升拉曼光纖激光器的功率，并且由于拉曼光纖激光器的波長(zhǎng)多樣性，其幾乎具備在1~2μm的任何波長(zhǎng)處輸出高功率激光的能力�！�

　　3、暗孤子光纖激光器重復(fù)頻率已達(dá)280GHz

　　江蘇師范大學(xué)和新加坡南洋理工大學(xué)的研究人員，在長(zhǎng)期開展暗脈沖激光理論與實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，提出了一種全新的產(chǎn)生超高重復(fù)頻率暗孤子的激光運(yùn)行機(jī)制。研究表明，這種新的運(yùn)行模式通過光纖激光器的腔致調(diào)制不穩(wěn)定性可以提高暗孤子的重復(fù)頻率，通過控制泵浦功率可以調(diào)節(jié)激光器的重復(fù)頻率，目前重復(fù)頻率已達(dá)280GHz，并且有望進(jìn)一步提升暗孤子的重復(fù)頻率至太赫茲量級(jí)，從而為多個(gè)科學(xué)領(lǐng)域提供更為有效的研究手段。

　　亮脈沖和連續(xù)波（CW）作為激光器的兩種基本操作狀態(tài)已為大家所熟知，暗脈沖作為激光器的第三種基本操作狀態(tài)從70年代末才被人發(fā)現(xiàn)并對(duì)其進(jìn)行研究。當(dāng)光脈沖在光纖中傳播時(shí)，由于非線性和色散效應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng)性共同作用，光脈沖在光纖中傳播時(shí)可以保持形狀不變，人們稱這種脈沖為"孤子"。當(dāng)孤子峰值功率高于背景時(shí)，此類孤子稱為"亮孤子"；當(dāng)孤子峰值功率低于背景時(shí)，此類孤子稱為"暗孤子"。由于光孤子的傳播不變特性以及光孤子脈沖的極窄化，孤子通信一直被認(rèn)為是下一代通信系統(tǒng)的首選對(duì)象。孤子可以在光纖激光器中產(chǎn)生，孤子光纖激光器從一誕生就作為孤子通信的理想光源而備受關(guān)注。理論和實(shí)驗(yàn)研究表明：與亮孤子相比，在有噪聲的情況下暗孤子的傳輸更加穩(wěn)定，受光纖損耗時(shí)其脈沖展寬得更慢。同時(shí)，影響亮孤子應(yīng)用的許多其他因素，如放大器的定時(shí)抖動(dòng)及脈沖內(nèi)拉曼散射等，對(duì)暗孤子的影響也更小。暗孤子對(duì)噪音和光纖傳輸損耗比較不敏感，因此是光通訊的未來(lái)之星。

　　江蘇師范大學(xué)的研究小組在工作波長(zhǎng)為1580nm附近的摻鉺光纖激光器中利用調(diào)制不穩(wěn)定性與腔的共振效應(yīng)實(shí)現(xiàn)高重復(fù)頻率的暗脈沖光纖激光輸出，同時(shí)發(fā)現(xiàn)泵浦功率可以有效地調(diào)控暗脈沖重復(fù)頻率。從而大大提升暗孤子的重復(fù)頻率。該新機(jī)制為暗孤子光纖激光器應(yīng)用于孤子通信奠定了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，并為研究激光器的基本操作狀態(tài)提供了一種全新的可控光源，在超快光學(xué)調(diào)控領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。

　　4、大族激光加快光纖激光器產(chǎn)業(yè)化

　　近日，大族激光發(fā)布公告稱，公司計(jì)劃以不低于30元/股的價(jià)格，向不超過10名特定投資者非公開發(fā)行不超過1.75億股股份，募集資金總額不超過52.28億元，這些資金用于高功率半導(dǎo)體器件、特種光纖及光纖激光器產(chǎn)業(yè)化、工業(yè)機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)中心等4個(gè)項(xiàng)目。

　　其中，用于高功率半導(dǎo)體器件、特種光纖及光纖激光器產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目占本次募集總資金的35%。該項(xiàng)目的實(shí)施主體為本公司，用于建設(shè)高功率半導(dǎo)體器件、特種光纖及光纖激光器產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線，主要產(chǎn)品包括高功率半導(dǎo)體器件、特種光纖及三大系列光纖激光器（包括小功率光纖激光器、中功率光纖激光器和高功率光纖激光器）產(chǎn)品。其中高功率半導(dǎo)體器件主要作為本項(xiàng)目光纖激光器的原材料，部分對(duì)外銷售；特種光纖全部作為本項(xiàng)目光纖激光器的原材料，不直接對(duì)外銷售；三大系列的光纖激光器主要作為原材料用于生產(chǎn)激光加工設(shè)備后對(duì)外銷售。本項(xiàng)目重點(diǎn)在于打造光纖激光器從激光器到激光設(shè)備的整條產(chǎn)業(yè)鏈。

　　5、高功率光纖激光器核心光柵打破國(guó)際禁運(yùn)

　　上海光機(jī)所偏振無(wú)關(guān)合束光柵的研制取得突破進(jìn)展。中科院強(qiáng)激光材料實(shí)驗(yàn)室在國(guó)內(nèi)率先研制出偏振無(wú)關(guān)全介質(zhì)合束光柵，所研制的50mm×50mm光柵在無(wú)偏激光1040nm-1070nm范圍內(nèi)衍射效率達(dá)到94%以上，可承受功率達(dá)到數(shù)千瓦。

　　基于強(qiáng)激光薄膜的工藝基礎(chǔ)和光柵設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，上海光機(jī)所科研人員結(jié)合強(qiáng)激光薄膜的制作工藝、靈活的光柵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，巧妙地提高了光柵制作各環(huán)節(jié)的制作容差，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)偏振無(wú)關(guān)全介質(zhì)合束光柵研制的突破。

　　高功率光纖激光器合成技術(shù)已成為國(guó)際上的研究熱點(diǎn)，其中非相干光譜合成是近期發(fā)展迅猛的合成方式，其核心元器件即為偏振無(wú)關(guān)全介質(zhì)合束光柵，全世界唯有供給美國(guó)Lockheed Martin公司的利弗莫爾實(shí)驗(yàn)室（Lawrence Livermore National Laboratory）及先進(jìn)薄膜中心（Advanced Thin Films）合作研制成功的全介質(zhì)百層超低損耗的全介質(zhì)合束光柵（引自：2014 R&D 100 Awards in America，“The Power of Combined Laser Light”）的應(yīng)用報(bào)道，且對(duì)我國(guó)禁運(yùn)

方圓激光

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