中國報(bào)告大廳網(wǎng)訊，隨著光纖激光器技術(shù)的不斷進(jìn)步，2025年該行業(yè)呈現(xiàn)出向更高功率、更低熱負(fù)載方向發(fā)展的顯著趨勢。特別是在超低量子虧損技術(shù)的推動(dòng)下，光纖激光器在科研與工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用前景愈發(fā)廣闊。本文將詳細(xì)介紹超低量子虧損拉曼光纖激光器的關(guān)鍵技術(shù)突破及其性能表現(xiàn)，探討其對行業(yè)發(fā)展的深遠(yuǎn)影響。

  一、光纖激光器的量子虧損問題及研究意義

  《2025-2030年中國光纖激光器行業(yè)重點(diǎn)企業(yè)發(fā)展分析及投資前景可行性評估報(bào)告》指出，量子虧損是光纖激光器運(yùn)行過程中固有的能量損耗形式之一，它直接導(dǎo)致熱負(fù)載的產(chǎn)生，成為制約高功率光纖激光器發(fā)展的重要因素。隨著輸出功率的不斷提升，光纖內(nèi)部的熱效應(yīng)問題日益凸顯，不僅給熱管理帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，還限制了光纖激光功率的進(jìn)一步提升。因此，降低量子虧損成為高功率光纖激光器研究中的關(guān)鍵課題之一。近年來，研究人員通過改進(jìn)光纖拉制工藝、優(yōu)化泵浦源以及采用特殊摻雜光纖等手段，不斷探索降低量子虧損的有效途徑，以期實(shí)現(xiàn)更高功率、更低熱負(fù)載的光纖激光輸出。

  二、基于摻磷光纖的超低量子虧損光纖激光器技術(shù)突破

  在眾多降低量子虧損的方案中，利用摻磷光纖的玻色峰提供拉曼增益的光纖激光器技術(shù)取得了顯著進(jìn)展。該技術(shù)利用摻磷光纖中獨(dú)特的拉曼增益特性，實(shí)現(xiàn)了超低量子虧損(≤1%)的高功率激光輸出。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)泵浦波長為1078 nm、信號光波長為1087 nm、摻磷光纖長度為120 m時(shí)，光纖激光器能夠輸出高達(dá)1250 W的信號光功率，對應(yīng)的量子虧損僅為0.83%。此外，通過進(jìn)一步優(yōu)化泵浦波長至1075 nm并縮短光纖長度至90 m，該光纖激光器的輸出功率進(jìn)一步提升至1543 W，量子虧損為1.1%。這一成果不僅標(biāo)志著超低量子虧損光纖激光器首次實(shí)現(xiàn)千瓦級功率輸出，更為低熱負(fù)載光纖激光系統(tǒng)的研制提供了重要的技術(shù)參考。

  三、光纖激光器實(shí)驗(yàn)裝置與輸出特性研究

  在實(shí)驗(yàn)裝置方面，該光纖激光器系統(tǒng)采用了時(shí)域穩(wěn)定、波長可靈活調(diào)諧的超熒光光纖光源作為泵浦源和種子源，結(jié)合波分復(fù)用器、環(huán)形器、模場適配器、包層光剝除器等關(guān)鍵器件，構(gòu)建了高效的拉曼光纖激光放大鏈。實(shí)驗(yàn)中，通過精確調(diào)控泵浦波長，使其與摻磷光纖拉曼增益譜的玻色峰位置相匹配，從而在提高拉曼增益的同時(shí)兼顧低量子虧損。研究發(fā)現(xiàn)，在泵浦波長為1072 nm和1075 nm時(shí)，系統(tǒng)獲得的最高輸出功率分別為1323 W和1326 W，對應(yīng)的量子虧損分別為1.38%和1.1%;而當(dāng)泵浦波長進(jìn)一步增加至1078 nm和1080 nm時(shí)，量子虧損分別降低至0.83%和0.64%，但輸出功率略有下降。這表明泵浦波長的選擇對光纖激光器的輸出功率和量子虧損具有重要影響。

  此外，光纖長度的優(yōu)化也是提升光纖激光器性能的關(guān)鍵因素之一。實(shí)驗(yàn)對比了90 m和120 m摻磷光纖長度下的輸出性能。結(jié)果表明，采用90 m摻磷光纖時(shí)，在最大泵浦功率1524 W條件下，獲得了1543 W的信號光功率，光光轉(zhuǎn)換效率達(dá)到81.2%，且剩余泵浦光功率僅為165 W。相比之下，120 m光纖長度下的輸出功率為1250 W，量子虧損為0.83%，但光譜展寬更為明顯，且自發(fā)拉曼散射峰強(qiáng)度較高。這說明在超低量子虧損光纖激光器中，適當(dāng)縮短光纖長度可以有效提高輸出功率，同時(shí)降低量子虧損和剩余泵浦光功率，優(yōu)化系統(tǒng)的整體性能。

  四、光纖激光器的功率提升與光譜特性分析

  在功率提升方面，通過優(yōu)化泵浦波長和光纖長度，光纖激光器的輸出功率得到了顯著提高。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，當(dāng)泵浦波長為1075 nm、光纖長度為90 m時(shí)，光纖激光器的輸出功率達(dá)到了1543 W，對應(yīng)的量子虧損為1.1%。光纖激光器行業(yè)現(xiàn)狀分析指出，這一功率水平的實(shí)現(xiàn)，不僅展示了摻磷光纖在超低量子虧損光纖激光器中的巨大潛力，也為未來更高功率光纖激光器的研發(fā)提供了可行的技術(shù)途徑。在光譜特性方面，輸出光譜呈現(xiàn)出以1087 nm為中心的強(qiáng)主峰和略為平展的邊帶，同時(shí)伴隨1134.7 nm處的自發(fā)拉曼散射峰。隨著泵浦功率的增加，1087 nm主峰逐漸增強(qiáng)，譜寬緩慢增大，而自發(fā)拉曼散射分量也在中高功率階段開始出現(xiàn)并逐步增強(qiáng)。這一現(xiàn)象表明，在超低量子虧損光纖激光器中，需要進(jìn)一步優(yōu)化光纖長度和泵浦條件，以有效抑制自發(fā)拉曼散射，提高光譜純度和輸出功率穩(wěn)定性。

  五、總結(jié)

  2025年，光纖激光器行業(yè)在超低量子虧損技術(shù)的推動(dòng)下取得了顯著進(jìn)展?；趽搅坠饫w的拉曼光纖激光器憑借其獨(dú)特的玻色峰增益特性，成功實(shí)現(xiàn)了千瓦級超低量子虧損激光輸出，為高功率光纖激光器的發(fā)展開辟了新的道路。通過精確調(diào)控泵浦波長和優(yōu)化光纖長度，光纖激光器不僅實(shí)現(xiàn)了高達(dá)1543 W的輸出功率，還將量子虧損降低至1.1%，展示了優(yōu)異的光譜特性和功率穩(wěn)定性。這一成果不僅為低熱負(fù)載光纖激光系統(tǒng)的研制提供了重要的技術(shù)參考，也為光纖激光器在科研、工業(yè)加工、醫(yī)療等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。未來，隨著相關(guān)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，光纖激光器有望在更高功率、更低量子虧損的道路上取得更多突破，推動(dòng)行業(yè)持續(xù)進(jìn)步。

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