米乐M6-铥钬共掺2µm光纤激光器的最新进展

发布时间：2025-09-16 17:13:23 浏览：246次责任编辑：米乐M6数控

思量到现有的1 m高功率掺镱(Yb)光纤激光器虽高效，但对于人眼可能造成不成逆的危险；1.5 m光纤激光器相对于安全却低效；2 m掺铥(Tm)及钬(Ho)的光纤激光器可以做到既安全、又高效，并于如下运用中具备显著上风，成为如今新的趋向。

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2 m激光器于国防上的运用

尤其值患上一提的是，2 m光纤激光器于国防运用中具备极为主要的意义。

2 m引发规模的高能激光发射可用在定向红外匹敌(DIRCM)范畴，包括以高效率及高功率激光束对准地对于空导弹光电体系。安装于飞机上的光纤激光体系，可以经由过程红外激光粉碎导弹扶引头，将导弹制导体系与红外激光脉冲彼此混合，可有用制止对于方针飞机的跟踪。

ISL(法国-德国圣路易研究所，是由法德两国配合运营的机构，办事在国防及安全范畴)及exail(原iXblue)一直致力在开发2 m光纤激光器，由于后者于该范畴具备富厚的经验及产物解决方案。ISL的研究重点是节制激光发射能量并提高其精度，此中包括开发基在二氧化硅掺杂光纤(铥、钬)等新型激光质料，于2 m 5 m的波长规模内孕育发生激光。

由于波长为1940nm的红外光极易被水份子接收，以是自由空间中运用的激光器波长必然要跨越2000nm。ISL于2021年利用exail光纤得到了很是瞩目的结果：单谐振腔中利用铥钬共掺光纤，于持续模式下2090nm处实现M2=1.08, 195W的输出(参考A. Motard and al. Optics Express 2021年)，其最年夜输出功率由泵浦功率限定。于与DGA（法国武备总局）的研究规划中，上述研究结果为利用基在铥钬共掺光纤的激光布局于2 m波段开发定向能光纤激光器(DEL)打开了新思绪。

2023年，exail及ISL发表了新的研究结果，此次利用的是单振荡器掺铥光纤激光器，实现了2.09 m的高效发射，到达193W(参考C. Louot and al. IEEE Photonics)。这是第一次仅基在掺铥光纤的激光架构，显示出云云高效的激光发射，为基在铥离子的光纤激光器成长斥地了门路，Anne Dhollande增补道。下图为掺铥光纤激光器高效发射谱：

高功率2 m光纤光栅

光纤布局中任何微小的瑕疵(特别是于光纤毗连处)城市迅速被激光加热，并造成光纤毁伤，是以必需严酷节制FBG制造历程的每一个步调，以免呈现瑕疵。最近几年来，光纤光栅获得了相称年夜的改良，以顺应2 m规模内的高功率激光运用(见图)。

跟着功率的升高，热效应更加较着。怎样包管2 m的FBG不变事情呢？以下图，一个未封装的FBG，于高功率(195W)时体现出很年夜的波长超脱及光谱展宽。

是以，FBG的刻写工艺优化势于必行，而且需要采纳适量的散热办法，exail使用于光纤的精彩匹配(有源/无源)及散热封装等方面的经验，为年夜功率运用开发了一种特定的 HP-High Power 工艺，出产出的FBG于耐热性上比其他同类产物提高了近十倍。以下图红线所示：于HP工艺加持下，FBG于高功率前提下，仅仅呈现极小波长超脱及光谱展宽。

exail掺铥光纤的最新成果及运用案例

1. exail还有为ISL开发了保偏双包层IXF-2CF-Tm-O-20-250光纤，实现了213W@1.94 m的高效率及高功率输出。

2. 单包层低掺杂掺铥光纤IXF-TDF-5-125-LD，用在 1700nm波段运用。

3. 双包层掺铥25-400光纤，低弯曲半径IXF-2CF-Tm-O-25-400-SB，下图为绕盘直径别离为120妹妹及250妹妹的输出功率。

4. IXF-2CF-Tm-O-10-130-RAD光纤于1940nm激光腔中的辐射实验。经由过程对于未彻底优化的掺铥光纤举行的开端测试注解，exail掺铥光纤具备可接管的辐照衰减，优良的光漂白机能，经由过程添加共掺杂剂可进一步晋升抗辐照机能，合用在宇航运用。

exail掺钬光纤的最新成果及运用案例

exail的单包层掺钬光纤可以经由过程掺铥光纤激光器举行直接芯层泵浦。8 m芯径的光纤效率可高达75%。20 m芯径的光纤可运用在末了一级高功率低增益放年夜器。

1. IXF-HDF-8-125：有保偏及非保偏可选，可经由过程掺铥激光器泵浦1860nm或者者1950nm, 以下图，2米光纤，75%的效率@2100nm (比拟市场同类产物57%的效率，2W输出)。

2. IXF-HDF-PM-20-250-0.08：低数值孔径、单模、低增益、高输出末了一级放年夜器。以下图，掺钬光纤由基在掺铥光纤的主振荡器泵浦：一个全光纤脉冲激光体系(法国Thales)，100KHz重频，30W平均功率@2090nm。

3. IXF-3CF-Ho-O-20-250-300-0.08: 三包层设计，20 m掺钬纤芯，由低折射率质料包抄，以包管低数值孔径(0.08NA)；250 m八角形二氧化硅包层，最年夜限度地提高泵浦接收；于包层及涂覆层之间添加氟掺杂二氧化硅层，有助在削减涂覆层加热，防止涂覆层对于1.9 m泵的接收。

以下图，由exail与法国航空航天试验室互助开发的一种新型光纤激光器架构，实现了~50%的效率，~100W@2120nm激光输出，输出功率由泵浦功率所限。三包层光纤布局，防止了走漏激光直接接触涂覆层，降低了光纤掉效危害，使激光输出总功率患上以提高。