高功率光纤激光：发展与挑战

周军 王璞 周朴

周军：中科院上海光机所研究员；王璞：北京工业大学教授；周朴：国防科技大学研究员

三十年，飞速发展

高功率光纤激光技术是近年来国内外光电子技术领域，特别是激光技术领域最灸手可热的研究方向之一，经过近三十年的研究，该技术取得了飞速发展，并在工业、医疗、科学研究、****等领域得到了广泛应用。

从整个激光技术的发展趋势来看，光纤激光技术代表了高功率、高亮度激光的发展方向，它把波导光纤技术与半导体激光抽运技术有机地融为一体。光纤激光器具有光束质量好、效率高、易于散热、结构紧凑、可柔性操作等突出优势,其中基于包层抽运和光纤放大技术的全光纤结构单根光纤激光器连续输出已达数万瓦。

发展的巨大动因

高功率光纤激光技术飞速发展的一个巨大动因是工业制造和**应用的需求驱动。

目前，高功率光纤激光器已广泛用于激光打标、激光切割、激光焊接等激光制造领域，市场份额年增长率连续数年达两位数以上，已成为激光先进制造领域的主力军。与此同时，高功率光纤激光器在车载、舰载等激光防御系统测试中展现出了良好的发展前景和应用潜力。

高功率光纤激光器应用于激光切割

总而言之，高功率光纤激光技术有望满足21世纪激光先进制造和****等领域对高功率、高效率激光器的迫切需求，是一种对国民经济和****均有重要战略意义的前沿技术。高功率光纤激光器在能源勘探、大科学装置、空间科学、环境科学等领域也表现出了巨大的应用潜力，将会成为人类认识世界、改造世界的有力工具。

光纤激光技术飞速发展的另一个巨大动因是科研工作的创新驱动。

通过Web of Science 数据库对OSA、IEEE、IOP和Springer出版的12本代表性的学术期刊上的论文进行统计分析，发现2012年以来，以“光纤激光”为主题的学术论文共4478篇，占光学与光电子学领域论文总数的11%。Nature Photonics、IEEE Journal of Selected Topics on Quantum Electronics、Journal of the Optical Society of America B 等国际高水平期刊也刊发了光纤激光相关的专题。

经过聚类分析，光纤激光的内容主要涵盖了光纤与器件、抽运源、高功率激光器/放大器、非线性效应、超连续谱、（超）短脉冲、光学参量振荡、光束合成、光纤传感、新材料及其应用、微波光子、光学通信等方面。

尚未解决的难题

经过专业同行多年来的不懈努力，我国光纤激光技术取得了一系列重要进展，部分研究成果已经达到了国际先进水平。但进一步可持续发展也面临一些基础物理问题和核心关键技术亟待解决，如：支撑更高功率激光产生与传输的高性能光纤、高亮度抽运源、极低损耗无源器件的设计与研制、限制功率提升与光束质量保持的模式不稳定效应、传统非线性效应的机理研究与高效调控、突破单纤输出功率极限的多种光束合成技术等。

和中国激光一起努力

《中国激光》精心组织策划了此次“高功率光纤激光技术”专题，得到了本领域内专家学者的积极响应。

本专题共收录21篇文章，其中包含特邀综述论文10篇，研究论文11篇。涵盖了高性能光纤的设计制作、非线性效应调控、窄线宽激光与光束合成、光纤抽运产生中红外/超连续谱等方面的内容。这些论文集中报道了我国在相关技术领域的最新高水平研究成果，主题与国际前沿基本同步，体现了国内期刊的使命与担当。相信本期专题的出版，能起到促进学术交流、启发创新思维、推动技术进步的作用。

 

专题特邀论文：

1、 高功率光纤激光相干合成的现状、趋势与挑战

2、 高功率光纤激光光谱合成技术的研究进展

3、 高功率超短脉冲掺铥光纤激光器的研究进展

4、 光纤激光模式不稳定的新现象与新进展

5、 高功率拉曼光纤激光器技术研究进展

6、 2.0 μm波段掺铥连续单频光纤激光器的研究进展

7、 高功率级联抽运掺镱光纤激光器研究进展

8、 高功率光纤激光抽运耦合技术综述

9、 高功率掺镱光纤的现状及发展趋势

10、 低垂直发散角高亮度光子晶体半导体激光器
 

专题链接