连续光纤激光器的分类及应用

　　光纤激光器按增益介质的不同，可分为稀土掺杂光纤激光器和受激散射光纤激光器。

　　（1）掺杂光纤激光器

　　掺杂光纤激光器的增益介质是掺稀土离子的光纤，常用于光纤激光器稀土离子有铒离子（Er 3+ ）、镱离子（Yb 3+ ）、钕离子（Nd 3+ ）、镨离子（Pr 3+ ）、铥离子（Tm 3+ ）等，其发光机制是受激辐射，光纤激光器根据工作介质中所掺杂的稀土离子的能级结构特点，输出相对应的激光波长。

　　（2）受激散射光纤激光器

　　受激散射光纤激光器的发光机制是非线性效应，主要是受激拉曼散射和受激布里渊散射。这两种现象都是由于光纤中持续形成高饱和激光功率时产生的现象，由于受激散射现象会使得激光器输出激光质量恶化具有一定的危险性，但某种程度上这种非线性效应现象也可以利用起来，例如近几年很火的拉曼光纤激光器就是受激拉曼散射现象得一种利用，此外受激散射光纤激光器在光纤陀螺、光纤传感、波分复用及相干光通信系统中有着重要的应用。

　　按工作机制的的不同，可分为上转换光纤激光器和下转换激光器。上转换光纤激光器是一种输出波长比泵浦波长长的光纤激光器，即上转换发光是反斯托克斯发光过程，其发射光子的能量大于激发光子的能量，按其发光过程可分为 4 种情况，即激发态吸收（ESA）、双光子吸收（TPA）、能量传递（ETU）和光子雪崩（PA）。上转换光纤激光器的增益介质中一般包含两个稀土离子，例如铥/镱共掺上转换发光玻璃材料中，镱离子作为敏化剂，为铥离子提供能量，而铥离子作为激活剂，吸收由镱离子受激辐射发射的能量，在铥离子的某一特定能级上形成粒子数反转从而发射光子，此过程为上转换发光。

　　现如今商业化的光纤激光器绝大部分为下转换光纤激光器，它们的工作介质通常只掺杂一种稀土离子，常见掺 Yb 3+ 光纤激光器、掺 Er 3+ 光纤激光器等均属于此类激光器。

　　连续光纤激光器由于其运转模式连续及其波导式结构的特点，具有输出激光能量均匀、高增益、高转换效率、可实现超高功率输出、光束质量较好、容易实现单模输出和性能稳定等优点，在激光显示、传感、军事、工业加工和医疗等领域均有应用。

　　目前无论在国内还是国内，由于高功率连续单模光纤激光器外均可实现万瓦级的输出，高功率连续多模光纤激光器可实现比单模光纤激光器更高的输出功率，因此高功率连续激光器是工业加工领域的宠儿。

　　（1）激光焊接

　　严格意义上的单模光纤激光器谱宽一般为 Hz 或者 kHz 量级，但是工业用的单模光纤激光器的谱宽可放宽到 nm 量级。连续单模光纤激光器除了具备所有连续光纤激光器的优点之外，还具单模输出的特性，意味着激光器输出的激光能量较均匀，这对于激光焊接来讲将会大大提高焊接质量，得到较均匀美观的焊缝以及稳固的焊接接口。目前，高功率的单模激光焊接设备广泛应用在焊接厚的金属钢板或者船舶、军用设备。

　　（2）激光切割

　　随着连续光纤激光器在高功率输出方向上的不断突破，单模连续光纤激光器具有优良的光束质量和稳定性，利用高功率单模连续光纤激光器可更精准地实现厚材板的切割，大大地提高了加工效率，而可实现更高功率输出的连续多模光纤激光器可应用于切割更厚的材料。