连续掺铥光纤激光器1900nm2100nm

近红外激光在医疗上的应用目前来说近红外波段的激光器几乎都为固体激光器,在目前医疗上又或是激光打标机行业,由增益物质Nd:YAG产生的激光,是目前技术最成熟,使用最为广泛的激光器。

最常见的固体激光当属Nd:YAG激光，它的化学名称如下:掺钕钇铝石榴石，这一种激光的波长是1064 nm。

在医疗的手术上大部分都是采用连续输出，功率一般在100W以内；这类激光如果是长脉冲输出的话(200 ms脉宽时)，它又可以做以下功效:祛除毛发.这类激光如果是自由振荡模式输出时，它又可以做以下功效:眼科慢性泪道阻塞的治疗。

在治疗皮肤科色等病时，多采用脉冲输出，也可以说是调Q,每脉的能量冲可达1 J，脉宽可控制在10纳秒以内，这种激光器还可用于眼睛里(内眼)相关手术,如下所述:1,膜性白内障2,晶状体囊膜切开术以3,虹膜切开术4,晶体内的玻璃体条索切断5,前房内的玻璃体条索切断Nd:YAG增益物质的另一个谐振波长为1320 nm，如果是这一波长输出的话,它比1064波长长很多,应用的范围又不同了,比如如下几种疾病的治疗:1,由于血液逆流导致的大、小隐静脉曲张.2,无功能性的浅表支静脉曲张.增益物质为Nd:YAP(掺钕铝酸钇)激光,输出的波长是1.3 μm激光,这一波长相对于人眼有很好的安全性能，对做手术的医生有很好的保护能力,因此它在医用手术中被重视,主要应用于口腔内的治疗,其功效如下所述:1,牙龋的祛除2,牙髓腔的备洞3,牙本质过敏症4,牙龈瘤及血管瘤切除5,口腔溃疡的体外照射波长到2 mm以上的我们物理学上都叫中红外激光器,随着激光行业的发展，中经外激光也在快速发展,这一波段的激光器为激光医学提供大量新的理想选择，固体式的激光器,其增益物质有如下几种:掺钬Ho:YAG,掺铥Tm:YAG及掺铒Er:YAG。

在医疗方面大部分都采用调Q也就是脉冲的工作方式，Ho:YAG激光其化学名为:掺钬钇铝石榴石,这种激光器的波长为2.1 μm，它主要用于以下病的治疗:1,鼻息肉的切除(耳鼻喉科)2,软组织的切除,凝固等3,硬组织的切除,如用于各种结石；4,妇产科治疗宫颈糜烂5,经皮心肌血管重建手术6,咽喉部突出状瘤7,腰椎间盘经皮手术；8,皮肤科治疗化脓性肉芽肿Tm:YAG激光其化学名为:掺铥钇铝石榴石,这种激光器输出的2.0 μm波长,这一种波长与上面所说的Ho:YAG激光相近，并可适用于软硬组织的接触与非接触切割、切除和凝固,在功效上和上一种差不多.最后说的Er:YAG其化学名为:掺铒钇铝石榴石,这种激光器的输出波长为2.9 μm，水2.9 μm波长几乎是全吸收，被医学界称为:激光手术刀,所以在医疗方面,主要应用于浅层皮肤等组织的激光治疗，如穿小孔采血、嫩肤手术，而在耳鼻喉科，肿瘤领域也有应用。

光纤激光器的原理及应用前言光纤激光器是一种利用光纤作为介质传输激光能量的器件，具有高效率、高可靠性和方便布线的特点。

本文将介绍光纤激光器的工作原理以及其在各个领域的应用。

工作原理光纤激光器是通过一系列的光学元件将光线限制在光纤内部，并利用光纤中的光耦合技术将激光能量传输到目标位置的设备。

下面将详细介绍光纤激光器的工作原理。

1.激光器结构光纤激光器一般由泵浦源、光纤增益介质、谐振腔和输出光纤组成。

泵浦源提供能量供给，激发光纤增益介质中的活性离子跃迁发射出光子。

谐振腔用于产生激光的振荡和放大。

2.光纤增益介质光纤增益介质一般采用掺杂了活性离子的光纤，并且活性离子的浓度要足够高以保证放大效果。

常用的增益介质有掺铒光纤、掺镱光纤、掺铥光纤等。

3.泵浦源泵浦源一般采用激光二极管或固体激光器，通过泵浦能量将活性离子兴奋到激发态。

4.谐振腔谐振腔是光纤激光器中光的振荡和放大的地方。

谐振腔通常由两面具有高反射率的光纤光栅组成，形成一个光学腔，使激光在腔内进行反复反射，增强激光的能量。

5.输出光纤输出光纤负责将激光能量从激光器传输到目标位置。

输出光纤一般具有高纯度、低损耗和稳定的特点。

应用领域光纤激光器具有广泛的应用领域，下面将分别介绍光纤激光器在工业、医疗和通信领域的应用。

工业应用•材料加工：光纤激光器可以用于金属切割、焊接、打孔等材料加工工序，具有精确性高、速度快、不产生物理接触等优点。

•雷达测距：光纤激光器可以应用于测距仪器，利用激光器发射一束光线，通过测量光的反射时间来计算距离。

•光纤通信：光纤激光器可在光纤通信中作为信号的光源和放大器，具有高效率、高信号质量和大带宽等特点。

医疗应用•激光手术：光纤激光器可用于激光手术，如激光手术切割、焊接和去除异物等，具有创伤小、出血少、精确性高等优点。

•激光治疗：光纤激光器可用于激光治疗，如激光照射疗法、激光物理疗法和激光穿透疗法等，可以用于肌肤美容、康复和疾病治疗等。

掺铥光纤激光器1、掺铥光纤激光器掺铥光纤激光器的光谱可调谐范围更宽（~1600 nm-2200 nm），该波段处于人眼安全波段且包含了1940 nm附近的水吸收峰，对组织的穿透深度浅，且还包含几个大气窗口及特殊气体的吸收峰。

与同时处于人眼安全波段掺铒或铒镱共掺1550 nm激光器相比，掺铥光纤激光器的光光转换效率可达60%以上；且位于铥离子吸收带的790 nm半导体激光器技术成熟，可提供高功率泵浦源；此外，此波段泵浦时，量子转换效率为200%。

掺铥基质为石英光纤，也容易实现高功率输出。

对于掺铥光纤激光器的研究，连续输出已达千瓦量级，如：飞秒150 W的功率输出，皮秒也达到百瓦的输出功率水平，相比之下，单脉冲能量较高的纳秒量级脉冲输出平均功率较低，且多数为空间泵浦结构，最高仅为110 W。

793 nm 半导体泵浦激光器的输出功率已达数百瓦，所以掺铥光纤激光器的输出功率可更高。

且与掺镱光纤激光器相比，掺铥光纤激光的受激布里渊散射和受激拉曼散射的产生阈值要高4倍以上，光纤端面的损伤阈值也高出近10倍，在高功率输出方面优势更加明显。

目前高功率、可调谐掺铥光纤激光器正处于研究的热点。

2、研究进展(1)、纳秒脉冲掺铥光纤激光器研究进展（主动调Q）：输出参数（脉冲能量/功率、斜率效率/重频、脉宽）是否全光纤结构研究单位4 W，4 kHz，130 ns 否加拿大信息技术研究12.3 W，100 kHz，45 ns 否法德研究所33 W，13.9 kHz，15 ns 否耶拿大学应用物理研究所52 W，50 kHz，822 ns 是新加坡南洋理工大学(2)、皮秒/飞秒脉冲掺铥光纤激光器研究进展（锁模）：平均功率，重复频率，脉宽，实现方式是否全光纤结构研究单位3.1 W，100 MHz，108 fs，CPA 否美国IMRA公司5.4 W，100 kHz，300 fs，SESAM/CPA 是美国PolarOnyx公司7 W，2 MHz，33 ps，电流调制否英国南安普顿大学152 W，49.1MHz，~700 fs，CPA 否德国耶拿大学。

基于掺铒光纤作为可饱和吸收体的窄线宽光纤激光器研究张福宇;王蓟;薛明昆;衣文索
【期刊名称】《应用物理》
【年(卷),期】2024(14)4
【摘要】本文介绍了一种以未泵浦的掺铒光纤作为可饱和吸收体,通过3 dB耦合器及环形器,构成一个由驻波效应形成动态光栅的一种窄线宽光纤激光器。

测得在中心波长在1559.54 nm处得到输出的激光器,在泵浦功率为150 mW以下时可以保持长时间的稳定工作,泵浦功率为70 mW,输出光功率为17.03 mW,斜率效率为30.73%,光学信噪比为39 dB,波长分辨率的不稳定性小于0.03 nm,光学信噪比的波动小于0.16 dB,从0到1 MHz的37.5 kHz信号频谱中的弛豫振荡频率峰值为−89.6 dB/Hz。

通过延时自外差法测量线宽为1.99 kHz。

【总页数】9页(P157-165)
【作者】张福宇;王蓟;薛明昆;衣文索
【作者单位】长春理工大学物理学院长春;长春理工大学光电工程学院长春
【正文语种】中文
【中图分类】TN2
【相关文献】
1.(高功率窄线宽掺铒光纤激光器的研究进展
2.基于石墨烯可饱和吸收体的掺铒光纤环形腔脉冲激光器
3.基于金纳米棒可饱和吸收体的被动调Q掺铒光纤激光器
4.
基于氧化铜可饱和吸收体的掺铒光纤激光器5.基于保偏掺铥光纤饱和吸收体的2μm波段超窄线宽光纤激光器
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掺铥光纤激光器的应用
光纤激光器具有理想的光束质量、超高的转换效率、免维护、高稳定性以及冷却效率高、体积小等优点，具有许多其他激光器无可比拟的技术优越性。

2μm掺铥光纤激光器由于其高效率、高输出功率、对人眼安全、且位于透过率良好的“大气窗口”等特性在科研领域有着巨大吸引力，它在材料处理、遥感、生物医学和国防领域有着广泛应用前景。

掺铥光纤激光器的应用
随着光纤制作技术的日臻成熟、成本逐渐降低，2μm波段掺铥光纤激光器的应用也越来越广泛，下面介绍几个2μm波段掺铥光纤激光器的典型应用。

一军事上
2μm波段位于透过率良好的“大气窗口”，在激光武器中具有广阔的应用前景。

陆军可将高功率2μm光纤激光器安装在未来战斗系统(FCS)的地面车辆上，然后利用这种激光武器对付空对地导弹、火箭弹、迫击炮等。

空军则可进行地对空导弹打击、导弹防御、反卫星等。

海军利用激光武器系统主要对付反舰导弹、有人机、无人机、小型舰艇等目标。

海军陆战队则可在保证附加破坏效应最小的条件下实现精确打击。

在防空、光电对抗等活动中，光纤激光器更有短期实现的可能。

高功率2μm光纤激光器正成为一种将来安装在运输飞机、地面车辆、甚至可能是便携式系统的有前途的武器级固体激光器系统。

在飞机和导弹导航中，2μm光纤激光器可用做激光雷达。

二生物医学
医学上，可作为一种高精度的眼睛手术刀，由于人眼中的水分子对2μm。

光纤激光器工作原理
光纤激光器是一种将电能转化为光能的装置，主要由激光介质、泵浦源、光纤和光学元件组成。

其工作原理如下：
1. 泵浦源：光纤激光器通常使用半导体激光器作为泵浦源，通过电流激发产生激光。

2. 激光介质：光纤激光器中的激光介质是由掺杂有能级跃迁的离子或原子组成，常见的激光介质有掺铥、掺镱等。

3. 泵浦能量传递：泵浦激光器产生的高能量光束经过光纤，光能通过与光纤内部的激光介质发生相互作用而被吸收。

吸收能量使激光介质的电子能级上升到较高的激发态。

4. 能级跃迁：通过能级跃迁，激光介质中的高能量电子从激发态返回基态时会产生受激辐射。

这些辐射光子会与原子或离子中原来自发辐射的光子进行叠加，形成相干的激光光束。

5. 光纤增益：激光光束在光纤中反射多次，光纤长度决定了激光光束在光纤中传播的时间。

光纤增益主要靠光纤内部的受激辐射放出的光子与原子或离子发生叠加而达到。

6. 反射镜：光纤的两端装有反射镜，用于增强激光光束的相干性。

通过调整反射镜的位置和角度，可以获得不同波长和光强的激光输出。

通过以上的原理，光纤激光器可以实现高功率、高质量、窄谱宽的激光输出，广泛应用于通信、医疗、材料加工等领域。

掺铥光纤激光器结构与特性研究作者：张宁来源：《北京联合大学学报》2018年第02期[摘要]随着光纤通信技术的不断发展，光纤激光器已经成为通信技术中的一个研究热点。

光纤激光器是第三代激光技术发展的成果，并且在全光纤通信中起着核心的作用。

对掺铥光纤激光器的结构与特性进行了研究，探讨了掺杂稀土离子铥的光纤的增益性质，分析了铥离子的能级结构与辐射特性，建立了粒子速率方程，讨论了掺杂铥离子的浓度对光纤长度的影响，进行了仿真实验。

探讨了光纤光栅的特点，分析了Bragg 光栅构造光学谐振腔的功能，光纤Bragg 光栅是制造全光纤激光器的关键元件。

最后论述了掺铥光纤激光器在不同领域的应用。

[关键词]掺铥光纤；激光器；结构；性质[中图分类号]TN 248[文献标志码]A[文章编号]10050310（2018）02005506Abstract： With the development of fiber communication technology， optical fiber laser has become a research hot spot in communication technology. Fiber laser is the result of the development of the third generation laser technology， and plays a central role in the all fiber optical communication. The structure and characteristics of thulium doped fiber laser are studied. The gain properties of the fiber doped rare earth ions are discussed. The energy level structure and radiation properties of thulium ions are analyzed， and the particle velocity equation is set up. The effect of thulium ion doped concentration on fiber length is discussed. The simulation experiment has been carried out. The characteristics of fiber grating are discussed. The function of optical cavity made of Bragg grating has been analyzed. The fiber Bragg grating is a key component in the manufacture of all fiber lasers. Finally， the application of thulium doped fiber laser in different fields is discussed.Keywords： Thulium doped fiber； Laser； Structure； Characteristics随着光纤通信技术的快速发展，各种不同的通信技术不断涌现，层出不穷。