光纤激光器的应用领域
光纤激光器是指以掺稀土玻璃纤维为增益介质的激光器。光纤激光器可以在光纤放大器的基础上发展:在泵浦光的作用下,容易在光纤中形成高功率密度,导致激光工作物质的激光能级“粒子数反转”。适当加入正反馈回路(形成谐振腔),可以形成激光振荡输出。
与其他激光器相比,光纤激光器具有结构简单、转换效率高、光束质量好、维护成本低、散热性能好等优点。光纤激光器已经成为金属切割、焊接、打标等传统工业制造领域的主流光源。
光纤激光器广泛应用于医疗美容、航空空航空航天和军事应用。包括激光光纤通信、激光间长距离通信空、工业造船、汽车制造、激光雕刻、激光打标、激光切割、印刷制版、金属非金属钻孔/切割/焊接(钎焊、水淬、熔覆、深焊)、军事国防安全、医疗仪器设备、大型基础设施建设、作为其他激光的泵源等。
光纤激光器的原理和特点
由于光纤激光器中使用的工作介质是光纤,其特性受到光纤跨阻的影响。一般进入光纤的泵浦光有多种模式,而信号光电子学可能有多种模式。不同的泵浦模式对不同的信号模式有不同的影响,这使得光纤激光器和放大器的分析更加复杂。很多情况下很难得到解析解,需要数值计算。光纤中的掺杂分布对光纤激光器也有很大的影响。为了使介质具有增益特性,工作离子(即杂质)被掺杂到光纤中。工作离子一般均匀分布在纤芯中,但不同模式的泵浦光在光纤中的分布是不均匀的。因此,为了提高泵浦效率,离子分布和泵浦能量分布应该尽可能一致。在对光纤激光器的分析中,除了上述讨论的激光器的一般原理外,还应考虑其自身的特点,引入不同的模型,采用特殊的分析方法,以达到最佳的分析结果。
光纤激光器的发展历史
激光器的早期发展集中在短脉冲的输出和可调谐波长范围的扩展上。今天,密集波分复用(DWDM)和光时分复用的快速发展和进步,加速和刺激了多波长光纤激光器技术和超连续谱光纤激光器的进步。同时,多波长光纤激光器和超连续谱光纤激光器的出现,为低成本实现Tb/s DWDM或OTDM传输提供了理想的解决方案。就实现这一目标的技术途径而言,EDFA放大自发辐射、飞秒脉冲技术、超发光三极管等技术已有报道。国内外光纤激光器的研究方向和热点主要集中在高功率光纤激光器、高功率光子晶体光纤激光器、窄线宽可调谐光纤激光器、多波长光纤激光器、非线性效应光纤激光器和超短脉冲光纤激光器。自1962年世界上第一台GaAs半导体激光器问世以来,已经过去了50多年。半导体激光器已经广泛应用于激光通信、光盘存储、激光探测等领域。
2020年光纤激光产业前景及规模分析
光纤通信是以激光为载体,以高纯度玻璃制成的光纤为传输介质的信息传输系统。光纤通信系统自诞生40年以来,因其具有损耗低、传输带宽容量大、中继距离长、抗电磁干扰、不易串音、保密性好、稳定性好、重量轻、体积小、制造成本低等优点,在社会生活中得到广泛应用。同时,随着数据流量的爆炸式增长,人们对信息总量的需求越来越高,对光纤通信系统的要求也越来越高。因此,有必要在不尽可能增加建设和运营成本的情况下,扩大现有通信线路的容量,波分复用(WDM),尤其是密集波分复用(DWDM)技术应运而生。
随着光纤通信系统在20世纪80年代逐渐投入商业使用,光纤的高带宽、低衰减等优点使得光纤通信技术在世界范围内迅速发展。在过去的10年里,在流量需求和基础网络建设的推动下,光纤市场取得了长足的发展。在过去的10年里,全球光纤市场保持了15%的复合增长,而中国保持了25%的复合增长,中国对光纤和光缆的需求也从20%增加到58%。2017年,由于光杆生产能力的限制和光纤需求的增加,光纤和光缆价格继续保持高销量和高价格的繁荣。
中国的光纤光缆产业用了40年时间发展成为集R&D、生产和应用于一体的世界最大市场。据不完全统计,到2018年底,中国光纤年生产能力已超过4亿芯公里,占世界总产能的60%;自产光纤预制棒年生产能力超过1万吨,可满足4亿芯公里的光纤年生产能力。应用方面,2018年中国三大运营商购买光纤数量不低于2亿芯公里,占全球光纤使用量的50%以上。
随着半导体激光器输出功率的不断提高,其应用范围也在不断扩大,其中DPSSL是其最大的应用领域之一。这项技术结合了半导体激光器和固态激光器的优点。它不仅将半导体激光器的波长转换成固体激光器的波长,而且提高了光束质量,压缩了光谱线宽,实现了脉冲输出。
浦华中国研究院光纤激光产业研究报告旨在从国民经济和产业发展战略出发,分析光纤激光产业未来的政策走向和监管体系的发展趋势,挖掘光纤激光产业的市场潜力,在深入研究重点细分市场的基础上,从产业规模、产业结构、区域结构、市场竞争和产业盈利能力等多角度对市场变化进行生动描述,从而明确发展方向。预测未来光纤激光器业务的市场前景,帮助客户拨开政策迷雾,寻找光纤激光器行业的投资机会。
更详细的专业分析,请关注中国研究院普华研究所的报告《2020-2025年光纤激光产业深度市场分析与发展战略研究报告》