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高功率光纖激光器小巧可靠,在光束質量和功率轉換效率(大約20%)方面優于燈泵浦Nd:YAG激光。光纖激光器含有一個長光纖激光器腔(約12米),沿整個長度方向分配泵浦能量。高效率可以減少熱管理問題,而余熱可以沿整條光纖消散。大部分摻稀土硅光纖激光器都是由輸出分別約為 1550nm與1060nm的Er或Yb摻質物組成。與1550nm輸出相比,1060nm輸出時可實現更高的效率。橫電磁模分布由纖芯的導波特性控制。寬度為數十微米的窄光纖可以實現單模操作,而更高的纖芯直徑可以產生更高階模式。
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在設計穩定、可靠的光纖激光器系統過程中,一系列其他基于光纖的元件可以構建單片式“全光纖”激光腔。其他文獻已經廣泛探討了全光纖設計的優勢,其中兩個主要優勢是無光學對準和外露光學表面。這些功能元件中最主要的是泵浦合束器和布拉格光柵反射器。圖1是我們設計的此類光纖激光器腔的示意圖。輸出光纖采用直徑低于10微米的單模纖芯,其可以確保高質量光束輸出。此架構旨在能夠在水冷散熱片構造中產生高達500W輸出功率,并且達到10萬小時二極管整體使用壽命,同時能夠在室內空氣溫度達到35℃情況下采用強制空氣冷卻產生高達120W輸出功率,并且可靠性與二極管相當。
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