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摘要掺铥（Tm3+）光纤激光器的研究和应用最近几年来受到了国际科技界的广泛重视。
因为其成本低、易于制作等特点，而且工作波长对目前和将来的某些应用尤其重要，例如在光通信、医学、传感器和光谱学等领域。
本文共分五章：第一章介绍了光纤激光器的结构和工作原理等；第二章和第三章从不同的基质材料分别介绍了两种掺铥光纤激光器；第四章介绍了铥作为敏化剂的铥钬共掺的光纤激光器；第五章综合了近几年来掺铥光纤激光器的发展现状。
关键词：光纤激光器，频率上转换，铥，钬AbstractRecent years, people of worldwide pay attention to the research and application of Tm3+-doped fiber laser. Because of its low cost and easy manufacture, and the working wavelength is much more important in some areas now and in the future, such as optical fiber communication, medical science, the spectrum learns and so on.This paper includes five chapters. The first one introduces the structure and working reason. The second and third ones introduce the two kinds of Tm3+-doped fiber laser from different basic materials. The forth one introduces Tm:Ho-doped fiber laser. And the fifth one introduces the development of Tm3+-doped fiber laser in recent years.Keyword: fiber laser, frequency upconversion, Tm, Ho目录绪论 (4)第一章光纤激光器综述1.1 光纤激光器的基本结构和工作原理 (5)1.2 光纤激光器的优点 (9)第二章掺铥氟化物光纤激光器2.1 掺铥氟化锆光纤激光器 (11)2.2 掺铥氟化物上转换光纤激光器 (12)第三章掺铥石英光纤激光器3.1 掺铥石英单模光纤激光器 (18)3.2 掺铥石英光纤的频率上转换 (21)第四章铥钬共掺光纤激光器4.1 铥钬共掺包层泵浦石英光纤激光器 (28)4.2 高效率铥敏化的掺钬CW氟化物光纤激光器 (33)第五章掺铥光纤激光器的研究现状5.1 掺铥氟化物光纤激光器 (38)5.2掺铥石英光纤激光器 (41)5.3结束语 (42)参考文献 (43)绪论信息技术已成为经济发展、社会进步的关键。
大模场面积光纤高功率光纤激光器与光纤放大器随着大功率半导体激光技术的发展，半导体激光泵浦的固体激光器（DPSSL）在很大程度上克服了灯泵浦固体激光器的效率低、规模难以扩大、亮度随规模扩大而增大有限、介质热变形导致的光束质量下降等问题。
随着半导体激光器阵列价格的下降和固体激光器性能的提高，高功率DPSSL必将获得更为广泛的应用。
虽然DPSSL相对于CO2和灯泵Nd：YAG具有很大的优越性和竞争力，但由于在激光产生时总有一部分能量以无辐射跃迁的方式转换为热，对于常规的棒状DPSSL，高功率时存在严重的热透镜和热致双折射效应，从而使得光束质量下降。
这部分热能量如何从棒状激光介质中散发、排除，成为获得高光束质量、高功率输出的关键。
将块状激光介质做成薄片或拉成细长光纤形状，将会有效增大散热表面积，使表面积/体积比大大提高，有利于固体激光器散热问题的解决，这就是高功率固体激光器发展的两个重要方向：薄片激光器和光纤激光器。
通常所说的光纤激光器，就是采用光纤作为激光介质的激光器，通过在光纤基质材料中掺杂不同的稀土离子，获得所对应波段的激光输出。
对于常规的单模光纤激光器，要求注入到纤芯的泵浦光也必须为单模，这限制了泵浦光的入纤效率，导致光纤激光器的输出功率和效率较低。
双包层光纤的提出，为提高光纤激光器的输出功率和转换效率提供了有效的技术途径，改变了光纤激光器只能作为一种小功率光子器件的历史。
考虑到量子转换效率、抗激光损伤阈值和基底损耗等原因，掺镱石英双包层光纤是实现高功率光纤激光器或放大器的最佳选择。
随着双包层光纤制作工艺和高功率半导体激光泵浦技术的发展，单根双包层光纤激光器的输出功率逐步提高，连续输出功率已经达到千瓦级。
大模场面积双包层光纤双包层光纤中折射率呈典型的阶跃式分布，对于圆形的掺杂纤芯，双包层光纤激光器能否实现单模激光输出，取决于纤芯的直径d和数值孔径NA0，实际的单模条件为归一化频率。
要保证双包层光纤激光器实现单模激光输出，纤芯的参数必须满足上述条件。
高功率IPG光纤激光器应用简介一、IPG光纤激光器简介1.光纤激光器简介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，光纤激光器可在光纤放大器的基础上开发出来:在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。
2.光纤激光器的优势首先是使用成本低，光纤激光器替代了不稳定或高维修成本的传统激光器。
其次，光纤激光的柔性导光系统，非常容易与机器人或多维工作台集成。
第三，光纤激光器体积小，重量轻，工作位置可移动。
第四，光纤激光器可以达到前所未有的大功率(至五万瓦级)。
第五，在工业应用上比传统激光器表现更优越。
它有适用于金属加工的最佳波长和最佳的光束质量，而且光纤激光器在每米焊接和切割上的费用最低。
第六，一器多机，即一个激光器通过光纤分光成多路多台工作。
第七，免维护，使用寿命长。
最后，由于其极高的稳定性，大大降低了运行中对激光质量监控的要求。
简单来说就是高功率下的极好光束质量，高光束质量下的极好电光效率，高功率高光束质量下的极小体积、可移动性和柔性。
3.IPG简介全球最大的光纤激光制造商IPG Photonics由Valentin Gapontsev博士于1991年创建，总部设在美国东部麻省。
IPG在德国、美国、俄罗斯和意大利设有生产、研发基地，并在全球设有销售和服务网点，覆盖美国、英国、欧洲、印度、日本、韩国、新加坡和中国，并于2006年在美国纳斯达克上市。
十八年来，IPG致力于纵向合成，所有的核心配件均为IPG研发、生产和拥有，同时也是唯一一个能为客户提供高性价比的光纤和半导体激光器的厂家。
高功率是IPG的优势。
全世界已有上千台IPG的高功率(>1KW)光纤激光器在汽车制造、船舶制造、海上平台和石油管道、航空航天和技术加工等工业领域中得以应用。
在日本，我们向丰田、三菱、住友在内的客户售出了数百台IPG的大功率光纤激光器。
1550nm高功率光纤放大器研究的开题报告题目：1550nm高功率光纤放大器研究一、研究背景与意义高功率光纤放大器（High Power Fiber Amplifiers，HPFA）是一种将激光信号放大到高功率的光学器件，广泛应用于光通信和激光制造等领域。
目前，1550nm波段的HPFA是应用最为广泛的，其主要优点包括：（1）1550nm波段是光纤传输的主要波段，HPFA可以用于加强光 信号的传输，提高传输距离和速度；（2）1550nm波段是半导体激光器的典型工作波长，因此，HPFA可以作为半导体激光器的前端泵浦光源，提高激光器的输出功率和效率。
已有的1550nm波长HPFA在各种应用中已经得到了广泛应用，但是随着光通信和激光制造领域发展的需求，HPFA需要进一步提升其功率和性能。
目前，已经有不少研究对1550nm波段的HPFA进行了开发和研究，但是还存在着一些问题，例如：光纤损耗、非线性效应、光纤制备和封装等问题。
因此，进一步对1550nm波段HPFA进行深入研究和探索，具有非常重要的意义。
二、研究内容和方法本研究旨在对1550nm波段的高功率光纤放大器进行研究，主要研究内容包括：1.设计和制备1550nm波长HPFA的光纤放大器芯和光纤器件。
2.对所制备的1550nm波长HPFA进行性能测试和分析，包括增益、带宽、稳定性和效率等方面。
3.对1550nm波段HPFA的非线性效应进行分析和优化，包括自相位调制（XPM）、互相位调制（XPM）和四波混频（FWM）等方面。
4.对1550nm波段HPFA进行封装和优化，进一步提高其性能和可靠性。
本研究主要采用实验研究的方法，以仿真模拟和实验验证相结合的方式开展研究。
三、预期结果和意义本研究旨在对1550nm波段HPFA进行深入研究和探索，预期结果包括：1.制备出性能优良、稳定可靠的1550nm波段高功率光纤放大器。
2.分析并优化1550nm波段HPFA的非线性效应，提高HPFA的性能和可靠性。
3μm波段Er^(3+)∶ZBLAN光纤激光器研究进展及展望刘永岩;田颖;杨雪莹;蔡恩林;李兵朋;张军杰;徐时清
【期刊名称】《发光学报》
【年(卷),期】2024(45)1
【摘要】3µm激光处于分子指纹区,在医疗外科、气体检测、军事应用等领域都有重要的应用价值。
Er^(3+)∶ZBLAN光纤激光器具有效率高、可集成的优点,是
3µm激光的主要输出方式。
本文从铒离子跃迁产生3µm激光出发,围绕
Er^(3+)∶ZBLAN光纤激光器,介绍了3µm激光产生的结构原理及能级系统,总结了实现该波段高功率连续输出和脉冲输出的技术方案和研究进展,重点介绍了基于不同材料可饱和吸收体的调Q和锁模激光器实验研究,并对目前实现3µm波段高功率输出需要解决的问题进行了分析,最后对Er^(3+)∶ZBLAN激光器的发展方向进行了展望。
【总页数】14页(P125-138)
【作者】刘永岩;田颖;杨雪莹;蔡恩林;李兵朋;张军杰;徐时清
【作者单位】中国计量大学光学与电子科技学院;中国科学院上海应用物理研究所;中国科学院上海高等研究院;中国科学院大学
【正文语种】中文
【中图分类】TN248.4
【相关文献】
1.3μm波长Er:ZBLAN光纤激光器研究进展
2.包层泵浦的L波段
Er^(3+)/Yb^(3+)共掺光纤激光器3.工作在L波段的多波长Er^(3+)/Yb^(3+)共掺光纤激光器4.基于能量传递的Pr^(3+):Ce^(3+):ZBLAN光纤中上转换激光器的研究5.掺Er^(3+)和Er^(3+)/Yb^(3+)共掺光纤激光器中抑制自脉动的效果
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2024年激光产业研究报告01 我国激光产业发展现状晶体材料特种光纤芯片材料……激光二极管光纤放大器光纤耦合器光纤合束器……光学器件伺服电机主控制板I/O设备数控系统……数控系统连续电源脉冲电源散热器……电学器件光学材料上游：元器件CO2激光器Y AG激光器半导体激光器中游：激光器激光切割激光焊接激光打标激光雕刻激光钻孔激光医疗激光美容激光显示激光照明……下游：激光设备终端：应用场景汽车石油造船航空航天电子信息轨道交通通信医疗机械文化创意建材五金……国内：锐科激光、创鑫激光、杰普特、华日激光国外：IPG、nlight、coherent国内：大族激光、华工科技、帝尔激光、光峰科技、镭神智能国外：德国通快代表公司国内：柏楚电子、长光华芯福晶科技、光库科技、睿芯光纤国外：II-VI、Lumentum、nufern激光产业链光纤激光器6一、我国激光产业发展现状激光产业链图谱一、我国激光产业发展现状我国激光产业市场大环境——激光产业市场规模2022年中国激光产业整体市场规模已达2186亿元，同比增加6.4%；2023年中国激光产业整体市场规模已达2435亿元，同比增长11%；2024年中国激光产业整体市场规模预计将至2650亿元，同比增长率8%。
17472055218624352650500100015002000250030002020年2021年2022年2023年2024年亿元年度2020-2024中国年激光产业市场规模一、我国激光产业发展现状我国激光产业市场大环境——激光器产业市场规模激光器是一种能发射激光的装置器件，是激光显示系统中最为核心的部件，也是激光产业链最重要的环节。
2022年中国激光器市场规模达到1037亿元，同比增长16.78%。
2023年中国激光器市场规模达到1210亿元，同比增长16.7%。
2024年中国激光器市场规模预计将增至1455亿元，同比增长20%。
70275188810371210145520040060080010001200140016002019年2020年2021年2022年2023年2024年亿元年度2019-2024年激光器产业规模7518881037121014551747205521862435265043%43%47%50%55%0500100015002000250030002020年2021年2022年2023年2024年亿元年度激光器在激光产业中的占比激光器激光产业占比从2023年开始，激光器在整个激光产业中的占比已超50%，且呈上升趋势一、我国激光产业发展现状我国激光产业市场大环境——激光器产业图谱一、我国激光产业发展现状我国激光产业市场大环境——激光设备产业市场规模2022年中国激光设备销售规模约为862亿元，同比增长4.99%。
高功率连续光纤激光器用途高功率连续光纤激光器是一种能够输出高功率连续激光束的光学设备。
它利用了光纤的优异特性，如高效率、高光束质量和长寿命等，成为各种应用领域中不可或缺的重要工具。
以下是高功率连续光纤激光器的一些主要用途。
1. 材料加工：高功率连续光纤激光器在材料加工方面具有广泛的应用。
例如，在金属切割和焊接领域，激光器的高功率和高能量密度使其能够轻松地处理各种金属材料，如钢、铝和铜等。
此外，激光器还可以用于刻蚀、打标和钻孔等细微的材料修饰任务。
2. 激光医疗：高功率连续光纤激光器在激光医疗领域中也有广泛的应用。
激光器的高功率和可调谐的波长使其成为眼科手术、皮肤修复和毛发去除等多种医疗程序的理想选择。
此外，激光器还可以用于癌症治疗、疤痕修复和血管疾病等其他医疗应用。
3. 科学研究：高功率连续光纤激光器也是科学研究中不可或缺的工具之一。
例如，在物理学和化学领域，激光器可以用来进行光谱分析、光散射和拉曼光谱等实验研究。
此外，激光器还可以用于光学显微镜、干涉测量和光学相干断层扫描等高分辨率成像技术。
4. 通信：高功率连续光纤激光器在通信领域中也有重要的应用。
激光器的高功率输出和大带宽使其成为高速光纤通信系统的关键部件。
激光器可以用于光纤放大器、光纤光栅和光纤耦合器等设备，用于增强、调制和传输光信号。
5. 军事应用：高功率连续光纤激光器在军事应用领域中有着广泛的需求。
例如，激光器可以用于目标照明、精确定位和激光导引等任务。
此外，激光器还可以用于激光雷达、光电子战和远程探测等系统。
6. 光通信：高功率连续光纤激光器在光通信领域也有着重要的作用。
激光器的高功率输出和高光束质量使其成为光纤通信系统中的关键光源。
激光器可以用于长距离、高速的光纤通信系统，提供稳定、高效的光信号传输。
7. 光学测量：高功率连续光纤激光器在光学测量方面也有广泛的应用。
例如，在激光雷达和光学测距仪中，激光器的高功率和短脉冲宽度使其成为精确测量目标距离和速度的理想选择。
激光器件的应用和发展前景摘要激光器件是近年来激光领域关注的热点之一，其中光纤激光器具有绝对理想的光束质量、超高的转换效率、完全免维护、高稳定性以及体积小等优点，应用领域广泛。
国外对光纤激光器的研究不断有新进展，光纤激光器单模输出功率最高可达3kW。
国内的科研单位在发展高功率光纤激光器方面，急起直追的攻克大功率光纤激光器的关键技术。
本文简要阐述了光纤激光器件的结构和原理，主要阐述了其在通信、军事、国防、销毁弹药、微材料处理、造船业岩石及泥土材料处理、焊接、标刻、材料处理、材料、弯曲、激光切割、医疗、石油及航天等行业的应用，对光纤激光器件的发展做了回顾，并展望了光纤激光器件在新领域的应用前景，随着相关技术的完善，光纤激光器将向更广阔的领域发展，并有可能成为替代固体激光器和半导体激光器的新一代光源, 形成一个新兴的产业。
关键词：光纤激光器；掺杂光纤；输出功率AbstractIn recent years, laser device is one of the hot areas of concern, which is absolutely ideal for fiber laser with the beam quality, ultra-high conversion efficiency, totally maintenance-free, high stability, as well as the advantages of small size and wide range of applications. Overseas research on fiber lasers, there have been new progress insingle-mode fiber laser output power up to 3kw.China's scientific research units in the development of high power fiber lasers, the catch up in the capture of key high-power fiber laser technology. This paper described the structure of fiber-optic laser device and the principle of its major in communications, military, national defense, the destruction of munitions, micro material processing, shipbuilding rock and soil material handling, welding, marking, materials processing, materials, bending, laser cutting, health care, oil and aerospace industries, suchas application of the development of fiber-optic laser device has done a review and prospect of a fiber laser device applications in the new prospects, with the improvement of technology, fiber lasers will be a broader the field of development and has the potential to become an alternative solid-state laser and a new generation of semiconductor laser light source, the formation of a new industry.Key words: fiber laser; doped fiber; output power目录摘要 IAbstract II第一章绪论 11.1课题背景 11.2 国内外的研究进展 11.2.1 国外研究进展 11.2.2 国内研究进展 21.3 本文主要研究内容 3第二章光纤激光器的结构及工作原理 42.1 光纤激光器的结构 42.2 光纤激光器的工作原理 4第三章光纤激光器件的应用 63.1引言 63.2 光纤激光器件的应用 63.2.1 光纤激光器在通信中的应用 63.2.2光纤激光器在军事中的应用 73.2.2.1 光纤激光器件在国防中的应用 73.2.2.2 光纤激光器件在销毁弹药中的应用 83.2.3光纤激光器在制造业的应用 103.2.3.1光纤激光器件在微材料处理方面的应用 103.2.3.2 光纤激光器件在造船业上的应用 113.2.4光纤激光器在材料加工上的应用 123.2.4.1岩石及泥土材料处理的应用 123.2.4.2 焊接的应用 123.2.4.3标刻应用 133.2.4.4 材料处理的应用 133.2.4.5 材料弯曲的应用 143.2.4.6 激光切割的应用 143.2.5光纤激光器在医疗中的应用 153.2.6 光纤激光器在石油及航天等领域中的应用 15第四章光纤激光器的发展现状 164.1国外的发展现状 164.2 国内的发展现状 17第五章激光器件的发展前景 19结论 20参考文献 21致谢 23第一章绪论1.1课题背景目前激光器的种类很多，如按激光器工作物质性质分类，可分为气体激光器、固体激光器、液体激光器和半导体激光器等，光纤激光器是近年来激光领域关注的热点之一，光纤激光器与传统固体激光器相比具有转换效率高、光束质量好、散热方便等优势，是国际上激光技术研发领域的最大热点之一。
