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基于SeeFiberLaser的光纖激光建模與仿真/See系列光學仿真應用叢書 版權信息
- ISBN：9787030691675
- 條形碼：9787030691675 ; 978-7-03-069167-5
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
基于SeeFiberLaser的光纖激光建模與仿真/See系列光學仿真應用叢書 本書特色
科研應用引導仿真設計，仿真平臺支撐課程體系，將 See 系列仿真軟件融入本科生、研究生及任職培訓多個層次的光學工程系列課程教學中
基于SeeFiberLaser的光纖激光建模與仿真/See系列光學仿真應用叢書 內容簡介
本書是作者根據光信息科學與技術、光電子技術與光子學、光學工程等專業學科的特點，針對學生光纖激光研究相關需求，主要描述光纖波導理論、連續光纖激光、脈沖光纖激光等基本概念與系統搭建，通過Seefiberlaser軟件，建立相應的仿真計算模擬模型，通過數值實驗充分展示了光纖激光的豐富內容。
基于SeeFiberLaser的光纖激光建模與仿真/See系列光學仿真應用叢書 目錄
目錄
第1章 光纖激光器基本知識 1
1.1 光纖激光器概述 1
1.1.1 光纖激光器簡介 1
1.1.2 光纖激光器發展歷程與現狀 2
1.2 光纖光學基本知識 7
1.2.1 光纖基本參數 7
1.2.2 光纖中的損耗 9
1.2.3 光纖中的色散 10
1.2.4 光纖模式與光束質量特性 11
1.3 光纖激光原理與基本知識 15
1.3.1 能級輻射與能級吸收 15
1.3.2 能級結構與吸收發射截面 17
1.3.3 光纖激光器基本的速率方程 19
1.3.4 光纖激光中的主要物理效應 24
1.4 光纖激光仿真的現狀 37
1.4.1 基于通用編程軟件的仿真 37
1.4.2 基于仿真軟件的仿真 37
第2章 連續光纖激光器理論模型與仿真算法 39
2.1 連續光纖激光器的速率方程 39
2.1.1 增益光纖中的速率方程 39
2.1.2 傳能光纖中的功率傳輸方程 41
2.2 光纖激光器的邊界條件 42
2.2.1 線性腔光纖振蕩器邊界條件 42
2.2.2 線性腔光纖放大器邊界條件 51
2.2.3 環形腔光纖激光器邊界條件 56
2.3 光纖激光器增益光纖溫度與熱源模型 59
2.3.1 光纖激光器雙包層增益光纖溫度模型 59
2.3.2 光纖激光器雙包層增益光纖熱源模型 61
2.3.3 增益光纖熱量來源分析 61
2.4 連續光纖激光穩態速率方程求解算法 63
2.4.1 差分迭代法求解偏微分方程的基本步驟 63
2.4.2 速率方程差分迭代法求解偏微分方程的基本步驟 64
第3章 脈沖光纖激光器理論模型與仿真算法 67
3.1 調Q脈沖光纖激光器理論模型與仿真算法 67
3.1.1 脈沖光纖激光器速率方程 67
3.1.2 主動調Q脈沖光纖激光器邊界條件 69
3.1.3 被動調Q脈沖光纖激光器速率方程與邊界條件 71
3.1.4 脈沖光纖激光速率方程求解算法 73
3.2 鎖模脈沖光纖激光器理論模型與仿真算法 75
3.2.1 鎖模脈沖光纖激光器簡介 75
3.2.2 被動鎖模環形光纖激光器理論模型 76
3.2.3 鎖模脈沖光纖激光器仿真算法 81
第4章 單頻/窄線寬光纖激光器理論模型 82
4.1 單頻光纖放大器的理論模型 82
4.1.1 信號光與布里淵斯托克斯光的耦合方程 82
4.1.2 考慮泵浦和增益后的單頻光纖放大器耦合方程 83
4.2 窄線寬光纖放大器的理論模型 85
4.2.1 信號光與拉曼斯托克斯光的耦合方程 86
4.2.2 窄線寬光纖放大器的速率方程 87
4.2.3 窄線寬光纖放大器的邊界條件 89
4.2.4 窄線寬光纖放大器理論模型中的參數 90
第5章 特殊光纖激光器理論模型與仿真算法 95
5.1 超熒光光源理論模型 95
5.2 拉曼光纖激光器理論模型 96
5.2.1 拉曼光纖激光器原理 96
5.2.2 拉曼光纖振蕩器邊界條件 98
5.3 分布式隨機反饋光纖激光器理論模型 99
5.3.1 分布式隨機反饋光纖激光器簡介 99
5.3.2 分布式隨機反饋光纖激光器的速率方程理論 100
5.4 混合增益光纖激光器理論模型 101
5.4.1 混合增益光纖激光器原理 101
5.4.2 混合增益光纖激光器的速率方程理論 102
5.5 光纖激光器橫向模式耦合的理論模型 104
5.5.1 僅考慮橫向模式功率耦合的理論模型 104
5.5.2 考慮模式分布與模式耦合的理論模型 105
5.6 超連續譜光源理論模型與仿真算法 106
5.6.1 超連續譜光源基本原理與理論模型 106
5.6.2 譜方法求解非線性薛定諤方程 109
第6章 SeeFiberLaser主要功能與使用技能 112
6.1 SeeFiberLaser主要功能簡介 112
6.2 SeeFiberLaser主要元器件 113
6.2.1 連續泵浦源 114
6.2.2 連續種子源 125
6.2.3 雙包層摻鐿光纖 125
6.2.4 雙包層傳能光纖 134
6.2.5 雙包層光纖光柵 136
6.2.6 前向泵浦信號合束器 139
6.2.7 后向泵浦信號合束器 143
6.2.8 光纖端帽 144
6.2.9 調Q開關 147
6.2.10 方波信號發生器 149
6.3 仿真實例建模原則 150
6.3.1 元器件連接規則 150
6.3.2 系統參數選擇的若干原則 151
6.4 仿真結果存儲與查看 151
6.4.1 仿真結果存儲 151
6.4.2 仿真結果查看 153
6.5 仿真數據說明 157
6.5.1 功率數據及物理意義 157
6.5.2 部分變量含義補充說明 161
6.6 仿真實例搭建 167
6.6.1 放大器基本結構 167
6.6.2 仿真系統搭建 168
6.6.3 數據顯示與存儲 170
第7章 基于SeeFiberLaser的光纖激光器仿真與優化 173
7.1 摻鐿光纖激光振蕩器仿真與優化 173
7.1.1 摻鐿光纖長度對輸出特性影響的仿真與優化 174
7.1.2 中心波長對輸出特性影響的仿真與優化 175
7.1.3 低反射光纖光柵反射率對輸出特性影響的仿真與優化 176
7.1.4 泵浦波長對輸出特性影響的仿真與優化 178
7.2 1020nm短波和1150nm長波摻鐿光纖激光振蕩器仿真與優化 180
7.2.1 1020nm短波光纖激光振蕩器仿真與優化 180
7.2.2 1150nm長波光纖激光振蕩器仿真與優化 183
7.3 ASE光源仿真與中心波長優化設計 185
7.4 級聯泵浦光纖放大器仿真與優化 186
7.4.1 摻鐿光纖長度對輸出功率和SRS影響的仿真 187
7.4.2 種子功率對SRS影響的仿真 189
7.4.3 泵浦方式對SRS影響的仿真 190
7.4.4 5kW級聯泵浦光纖放大器的優化結構 192
7.5 拉曼光纖激光器和隨機光纖激光器仿真與優化 193
7.5.1 拉曼光纖激光器的仿真與優化 193
7.5.2 隨機光纖激光器的仿真與優化 196
7.6 鎖模脈沖光纖激光器仿真與不同脈沖優化 197
7.6.1 孤子脈沖 198
7.6.2 耗散孤子共振 200
7.6.3 耗散孤子脈沖分裂 202
7.6.4 飛秒脈沖激光產生 204
7.7 單頻光纖放大器仿真與優化 206
7.7.1 摻鐿光纖長度對SBS影響的仿真與優化 207
7.7.2 摻鐿光纖泵浦吸收系數對SBS影響的仿真與優化 208
7.8 本章小結 209
參考文獻 211
第1章 光纖激光器基本知識 1
1.1 光纖激光器概述 1
1.1.1 光纖激光器簡介 1
1.1.2 光纖激光器發展歷程與現狀 2
1.2 光纖光學基本知識 7
1.2.1 光纖基本參數 7
1.2.2 光纖中的損耗 9
1.2.3 光纖中的色散 10
1.2.4 光纖模式與光束質量特性 11
1.3 光纖激光原理與基本知識 15
1.3.1 能級輻射與能級吸收 15
1.3.2 能級結構與吸收發射截面 17
1.3.3 光纖激光器基本的速率方程 19
1.3.4 光纖激光中的主要物理效應 24
1.4 光纖激光仿真的現狀 37
1.4.1 基于通用編程軟件的仿真 37
1.4.2 基于仿真軟件的仿真 37
第2章 連續光纖激光器理論模型與仿真算法 39
2.1 連續光纖激光器的速率方程 39
2.1.1 增益光纖中的速率方程 39
2.1.2 傳能光纖中的功率傳輸方程 41
2.2 光纖激光器的邊界條件 42
2.2.1 線性腔光纖振蕩器邊界條件 42
2.2.2 線性腔光纖放大器邊界條件 51
2.2.3 環形腔光纖激光器邊界條件 56
2.3 光纖激光器增益光纖溫度與熱源模型 59
2.3.1 光纖激光器雙包層增益光纖溫度模型 59
2.3.2 光纖激光器雙包層增益光纖熱源模型 61
2.3.3 增益光纖熱量來源分析 61
2.4 連續光纖激光穩態速率方程求解算法 63
2.4.1 差分迭代法求解偏微分方程的基本步驟 63
2.4.2 速率方程差分迭代法求解偏微分方程的基本步驟 64
第3章 脈沖光纖激光器理論模型與仿真算法 67
3.1 調Q脈沖光纖激光器理論模型與仿真算法 67
3.1.1 脈沖光纖激光器速率方程 67
3.1.2 主動調Q脈沖光纖激光器邊界條件 69
3.1.3 被動調Q脈沖光纖激光器速率方程與邊界條件 71
3.1.4 脈沖光纖激光速率方程求解算法 73
3.2 鎖模脈沖光纖激光器理論模型與仿真算法 75
3.2.1 鎖模脈沖光纖激光器簡介 75
3.2.2 被動鎖模環形光纖激光器理論模型 76
3.2.3 鎖模脈沖光纖激光器仿真算法 81
第4章 單頻/窄線寬光纖激光器理論模型 82
4.1 單頻光纖放大器的理論模型 82
4.1.1 信號光與布里淵斯托克斯光的耦合方程 82
4.1.2 考慮泵浦和增益后的單頻光纖放大器耦合方程 83
4.2 窄線寬光纖放大器的理論模型 85
4.2.1 信號光與拉曼斯托克斯光的耦合方程 86
4.2.2 窄線寬光纖放大器的速率方程 87
4.2.3 窄線寬光纖放大器的邊界條件 89
4.2.4 窄線寬光纖放大器理論模型中的參數 90
第5章 特殊光纖激光器理論模型與仿真算法 95
5.1 超熒光光源理論模型 95
5.2 拉曼光纖激光器理論模型 96
5.2.1 拉曼光纖激光器原理 96
5.2.2 拉曼光纖振蕩器邊界條件 98
5.3 分布式隨機反饋光纖激光器理論模型 99
5.3.1 分布式隨機反饋光纖激光器簡介 99
5.3.2 分布式隨機反饋光纖激光器的速率方程理論 100
5.4 混合增益光纖激光器理論模型 101
5.4.1 混合增益光纖激光器原理 101
5.4.2 混合增益光纖激光器的速率方程理論 102
5.5 光纖激光器橫向模式耦合的理論模型 104
5.5.1 僅考慮橫向模式功率耦合的理論模型 104
5.5.2 考慮模式分布與模式耦合的理論模型 105
5.6 超連續譜光源理論模型與仿真算法 106
5.6.1 超連續譜光源基本原理與理論模型 106
5.6.2 譜方法求解非線性薛定諤方程 109
第6章 SeeFiberLaser主要功能與使用技能 112
6.1 SeeFiberLaser主要功能簡介 112
6.2 SeeFiberLaser主要元器件 113
6.2.1 連續泵浦源 114
6.2.2 連續種子源 125
6.2.3 雙包層摻鐿光纖 125
6.2.4 雙包層傳能光纖 134
6.2.5 雙包層光纖光柵 136
6.2.6 前向泵浦信號合束器 139
6.2.7 后向泵浦信號合束器 143
6.2.8 光纖端帽 144
6.2.9 調Q開關 147
6.2.10 方波信號發生器 149
6.3 仿真實例建模原則 150
6.3.1 元器件連接規則 150
6.3.2 系統參數選擇的若干原則 151
6.4 仿真結果存儲與查看 151
6.4.1 仿真結果存儲 151
6.4.2 仿真結果查看 153
6.5 仿真數據說明 157
6.5.1 功率數據及物理意義 157
6.5.2 部分變量含義補充說明 161
6.6 仿真實例搭建 167
6.6.1 放大器基本結構 167
6.6.2 仿真系統搭建 168
6.6.3 數據顯示與存儲 170
第7章 基于SeeFiberLaser的光纖激光器仿真與優化 173
7.1 摻鐿光纖激光振蕩器仿真與優化 173
7.1.1 摻鐿光纖長度對輸出特性影響的仿真與優化 174
7.1.2 中心波長對輸出特性影響的仿真與優化 175
7.1.3 低反射光纖光柵反射率對輸出特性影響的仿真與優化 176
7.1.4 泵浦波長對輸出特性影響的仿真與優化 178
7.2 1020nm短波和1150nm長波摻鐿光纖激光振蕩器仿真與優化 180
7.2.1 1020nm短波光纖激光振蕩器仿真與優化 180
7.2.2 1150nm長波光纖激光振蕩器仿真與優化 183
7.3 ASE光源仿真與中心波長優化設計 185
7.4 級聯泵浦光纖放大器仿真與優化 186
7.4.1 摻鐿光纖長度對輸出功率和SRS影響的仿真 187
7.4.2 種子功率對SRS影響的仿真 189
7.4.3 泵浦方式對SRS影響的仿真 190
7.4.4 5kW級聯泵浦光纖放大器的優化結構 192
7.5 拉曼光纖激光器和隨機光纖激光器仿真與優化 193
7.5.1 拉曼光纖激光器的仿真與優化 193
7.5.2 隨機光纖激光器的仿真與優化 196
7.6 鎖模脈沖光纖激光器仿真與不同脈沖優化 197
7.6.1 孤子脈沖 198
7.6.2 耗散孤子共振 200
7.6.3 耗散孤子脈沖分裂 202
7.6.4 飛秒脈沖激光產生 204
7.7 單頻光纖放大器仿真與優化 206
7.7.1 摻鐿光纖長度對SBS影響的仿真與優化 207
7.7.2 摻鐿光纖泵浦吸收系數對SBS影響的仿真與優化 208
7.8 本章小結 209
參考文獻 211
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基于SeeFiberLaser的光纖激光建模與仿真/See系列光學仿真應用叢書 節選
第1章 光纖激光器基本知識 1.1 光纖激光器概述 1.1.1 光纖激光器簡介 光纖激光器是以波導結構進行光束傳輸，以摻稀土離子或者非線性效應作為增益的一類激光器。光纖激光器特殊的波導結構和增益特性使得其具有高效率、低熱負荷、高光束質量、可柔性傳輸等優點，在工業加工、材料處理、國防科研等領域具有廣泛的應用前景。 與普通激光器類似，光纖激光器具備增益介質、泵浦源、諧振腔三個要素。圖1-1給出了采用雙端泵浦的線性腔摻鐿雙包層光纖激光振蕩器(簡稱光纖振蕩器)結構。該激光器中，增益介質為雙包層摻鐿光纖(Double Cladding Ytterbium Doped Fiber，DCYDF)，又稱增益光纖，為激光產生提供上能級反轉粒子；諧振腔由高反射光纖光柵(High Reflectivity Fiber Bragg Grating，HR FBG)、DCYDF、輸出耦合光纖光柵(Output Coupler Fiber Bragg Grating，OC FBG)組成；泵浦源則是光纖耦合半導體激光器(Laser Diode，LD)。該激光器中，利用前向泵浦信號合束器(Forward Pump and Signal Combiner，FPSC)和后向泵浦信號合束器(Backward Pump and Signal Combiner，BPSC)將低功率的LD合束得到更高功率的泵浦光后，注入光纖激光諧振腔中。泵浦源激發增益光纖產生上能級反轉粒子，形成各個波段的自發輻射光子，由輸出耦合光纖光柵、DCYDF和高反射光纖光柵構成的諧振腔僅對它們反射的波長進行反饋，并被增益光纖放大，*終得到由光纖光柵中心波長決定波段的激光輸出。在實際激光器中，利用包層光濾除器(Cladding Light Stripper，CLS)濾除激光器中的包層光，*后經光纖端帽(EndCap，EC)擴束輸出。為了避免反饋光對激光器的影響，FPSC的信號輸出臂需要切斜8°角，消除端面反饋導致的激光不穩定。 圖1-1 單纖輸出的光纖振蕩器原理圖 除了光纖振蕩器，研究人員一直以來把基于主控振蕩器的功率放大器(Master Oscilator Power-Amplifier，MOPA)結構的光纖放大器作為實現更高功率單纖激光輸出的首要選擇。圖1 2為光纖放大器的原理圖。不同于光纖振蕩器，光纖放大器中不存在諧振腔，也就是說只具備普通激光器三要素中的兩個要素：泵浦源和增益介質。MOPA結構首先需要一個低功率的種子激光器(Seed)。圖1-2中，種子激光器輸出的激光經過FPSC注入增益光纖中。同時，FPSC、BPSC把LD輸出的泵浦功率耦合到泵浦信號合束器的泵浦輸出臂。FPSC、BPSC的泵浦輸出臂與DCYDF熔接，將泵浦光注入DCYDF。泵浦光激發增益光纖的上能級粒子，在種子激光的作用下，增益光纖中的上能級粒子被誘導產生與種子激光相同頻率的光子，使得種子激光得到放大，產生更高功率的激光輸出。放大后的激光經過BPSC的信號輸出臂輸出，然后利用CLS濾除包層光，*后經EC擴束輸出。 圖1-2 單纖激光輸出的光纖放大器原理圖 上述兩類激光器是目前獲得單纖激光輸出*基本的兩種方案。為了獲得更高功率輸出，可采用全光纖功率合束的方式對多路光纖激光器進行合成。圖1-3為基于功率合束的多模光纖激光器的原理，其核心思路就是利用功率合束器(PC)將多個纖芯直徑較小的光纖激光器(FL1～FL7)合束到纖芯直徑較大的多模光纖輸出。功率合束器的基本原理與實現方法可以參考相關文獻。目前，基于該功率合束方案，國際上已經實現了輸出功率為100kW的多模激光。 圖1-3 基于功率合束的多模光纖激光器原理圖 1.1.2 光纖激光器發展歷程與現狀 早在1961年，Snitzer提出了光纖激光的概念，并于1964年研制出世界上**臺光纖激光器。20世紀70年代，Stone等也開展了光纖激光的相關研究，然而，受限于光纖損耗和半導體激光器泵浦技術，光纖激光器發展緩慢。20世紀80年代后，隨著光纖拉制工藝的不斷提升，光纖的損耗得到有效的控制，1985年，Payne等研制出低損耗的摻釹光纖，使得光纖激光器功率提升成為可能。然而，此時由于半導體泵浦技術的發展水平限制，光纖激光器仍然缺少大功率泵浦源。1988年，Snitzer等提出了雙包層光纖，使信號光和包層光分別約束在光纖的纖芯和內包層內，在保證信號光以單模輸出的同時，極大地提高了增益介質對泵浦光的耦合能力，使大功率光纖激光器的研制成為可能。20世紀90年代中期，有源材料GaAs晶體的生長技術獲得了突破，在輸出功率顯著提升的同時，使用壽命能夠超過104h，為光纖激光提供了大功率泵浦源基礎。1997年，Zellmer等利用摻釹雙包層光纖實現了30W激光輸出。 在光纖激光中，通過在光纖中摻雜稀土元素離子吸收泵浦光并發射相應波段的激光輸出。鐿離子具有在石英玻璃基質中溶解度高、能級結構簡單、吸收和發射譜帶較寬等優點，因而摻鐿光纖在實現大功率輸出方面展示了巨大潛力。1999年，Dominic等利用摻鐿光纖實現了110W的單模連續激光輸出，使光纖激光輸出功率突破百瓦量級。2004年，英國南安普頓大學的Jeong等基于摻鐿雙包層光纖實現了1.36kW輸出功率，首次使光纖激光輸出功率突破千瓦量級。2009年，美國IPG公司報道了10kW的單模光纖激光器(單模光纖放大器)，將光纖激光輸出功率又提升一個量級，并在2013年將輸出功率提升到20kW。 下面以單纖輸出光纖放大器和光纖振蕩器為例，簡單介紹連續光纖激光器的發展現狀。對于功率合束的多模光纖激光器，由于其原理簡單，除了需要考慮輸出光纖的功率承受能力，主要需要對功率合束器進行設計，不在本書的討論范圍內。 1. 光纖放大器發展現狀 在光纖激光器領域，基于主振蕩功率放大結構的光纖放大器*早成為高功率光纖激光器的主流技術方案。 表1-1給出了光纖放大器的科研與產業現狀。眾所周知，早在2009年，美國IPG公司就實現了輸出功率大于10kW的單模光纖放大器。此后，在科研領域，全光纖放大器得到了蓬勃的發展，國內外相關研究機構都先后實現了5～10kW的光纖放大器。其中，國防科技大學、清華大學、中國工程物理研究院、中國科學院上海光學精密機械研究所等單位都在實驗室獲得了10kW以上輸出功率。國內的10kW光纖放大器包括三種技術方案：**種是國防科技大學等單位采用的級聯泵浦雙包層增益光纖的方案；第二種是中國工程物理研究院等單位采用的LD泵浦復合增益光纖的方案；第三種是中國科學院上海光學精密機械研究所等單位采用的LD泵浦雙包層增益光纖的方案。 表1-1 光纖放大器科研與產業現狀 表1-1同時給出了國內部分公司的光纖放大器產品情況。自2019年以來，武漢銳科光纖激光技術股份有限公司、深圳市創鑫激光股份有限公司等基于放大器方案，實現了單模塊3～6kW功率輸出。其中，深圳市創鑫激光股份有限公司的光纖放大器為多模輸出，其他公司的光纖放大器以單模輸出或近單模輸出為主。對比科研報道的激光器與工業激光器產品可知，在光纖放大器中，從科研領域首先報道高功率輸出到商業公司推出相應的商品，需要3年甚至更長的時間。 2. 光纖振蕩器發展現狀 一直以來，主振蕩功率放大結構的光纖放大器被認為是光纖激光器的主流方案。與主振蕩功率放大結構的光纖放大器相比，光纖振蕩器具有結構緊湊、控制邏輯簡單、成本低廉、抗反射回光能力強、穩定性好等優點。隨著光纖器件和工藝的發展，摻鐿光纖振蕩器(簡稱光纖振蕩器)輸出功率和光束質量不斷提升。 表1-2給出了文獻公開報道的科研領域光纖振蕩器的典型研究結果。早在2012年，美國Alfalight公司報道了輸出功率為1kW的全光纖振蕩器。此后，光纖振蕩器輸出功率幾乎每年上一個臺階，在*近兩年，光纖振蕩器輸出功率更是得到了極大的提升。2018年，國防科技大學和日本藤倉公司分別報道了全光纖的5kW近單模光纖振蕩器。2019年，日本藤倉公司將該單模5kW激光器用于銅片材料處理，得到了比多模激光更好的效果。2019年，德國Laserline公司在Photonics West會議上報道了輸出功率達17.5kW的空間結構多模光纖振蕩器，指出基于類似平臺的功率為6kW、光束質量為4mm？mrad的光纖激光器已成為標準商業產品。2020年，日本藤倉公司在Photonics West會議上又報道了輸出功率突破8kW的近單模光纖振蕩器。 表1-2 高功率全光纖振蕩器典型研究結果 由于光纖振蕩器具有很好的抗反射能力，在工業領域得到了廣泛的應用。表1-3給出了近年來國內外部分公司的高功率光纖振蕩器產品。早在2010年，芬蘭CoreLase公司推出1kW全光纖振蕩器產品；2015年，該公司又推出了2kW的光纖振蕩器產品。2015年，深圳市創鑫激光股份有限公司與國防科技大學合作，在國內*早推出了1.5kW的全光纖振蕩器產品。2017年以后，美國Lumentum公司、光惠(上海)激光科技有限公司、北京熱刺激光技術有限責任公司、上海飛博激光科技有限公司、湖南大科激光有限公司等都先后推出了各自高功率的光纖振蕩器產品。尤其是2019年以來，美國Lumentum公司、光惠(上海)激光科技有限公司、北京熱刺激光技術有限責任公司、上海飛博激光科技有限公司等都實現了輸出功率大于等于4kW的光纖振蕩器。其中，光惠(上海)激光科技有限公司、北京熱刺激光技術有限責任公司的4kW光纖振蕩器為單模輸出，具有很好的光束質量；上海飛博激光科技有限公司的4kW光纖振蕩器輸出光斑為環形光斑，在特殊領域有很好的應用。 表1-3 部分公司光纖振蕩器產品 我們發現，從科研領域首先報道高功率光纖振蕩器到商業公司推出相應的商品，時間間隔為1～2年。對比表1-1～表1-3，可以得到以下結論。首先，從發展階段來看，在光纖激光器發展的前期，光纖放大器發展速度遠超光纖振蕩器；早在2009年，光纖放大器就實現了10kW功率輸出；2018年之后，光纖振蕩器輸出功率才得到較大的提升。其次，在輸出功率方面，光纖振蕩器與光纖放大器功率水平已經沒有明顯區別，尤其是日本藤倉公司8kW單模光纖振蕩器和德國Laserline公司17.5kW多模光纖振蕩器的報道使得光纖振蕩器輸出功率逐步追趕上了光纖放大器。*后，在工業化應用方面，由于具有抗反射回光能力強、控制邏輯簡單等優勢，光纖振蕩器比光纖放大器具有更好的工業應用前景，光纖振蕩器從實驗室走向產業市場的時間也短于光纖放大器所用時間。 一直以來，光纖放大器被認為是獲得高功率激光輸出的有效技術途徑。事實上，德國耶拿大學文獻報道，在使用相同增益光纖搭建的光纖振蕩器和光纖放大器對比研究中，全光纖振蕩器具有比光纖放大器更大的功率提升能力。如圖1-4所示，耶拿大學的實驗表明，利用纖芯/內包層直徑為20μm/400μm的增益光纖搭建的光纖放大器的模式不穩定閾值小于光纖振蕩器的模式不穩定閾值。盡管這個結論不一定有普適性，但是可以看出，光纖振蕩器的優勢還是相當明顯的，隨著未來光纖振蕩器高功率新型器件的研發和市場需求的推動，其輸出功率超越光纖放大器是有可能的。此外，從光纖振蕩器的發展可以看出，連續光纖振蕩器的輸出功率越來越高，在科研和工業領域都得到了廣泛的關注，并且可能在今后的工業應用中大規模替代傳統MOPA結構光纖放大器。 圖1-4 光纖振蕩器和光纖放大器中時域歸一化均方差與輸出功率的關系
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