一、光纖光柵及其制備過(guò)程
激光器核心部分主要有三個(gè)：泵浦源、增益介質(zhì)和諧振腔。其中光纖激光的泵浦源是半導(dǎo)體激光器、增益介質(zhì)是特種光纖。那么，光纖激光器的諧振腔又是什么呢？下面我們一起一探究竟。
光纖激光器的諧振腔主要是由特種光纖和一段光柵組成。在高功率的光纖激光器中，光纖光柵的作用有兩點(diǎn)：
一是將信號(hào)光束縛在諧振腔內(nèi)進(jìn)行正反饋；
二是讓低反光柵端輸出激光；
光纖激光器中有兩種光柵：一種是高反光柵，反射率在99.5%左右；一種是實(shí)低反射光柵，也叫作輸出光柵，反射率在10%左右。一般大功率的光纖激光器使用光纖布拉格光柵。
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光纖光柵在光纖激光器中的布局
光纖光柵通過(guò)一定方法讓光纖的纖芯的折射率發(fā)生軸向變化，成為衍射光柵。實(shí)質(zhì)上就是在光纖內(nèi)部形成一個(gè)窄帶的（透射和反射）的反射鏡。當(dāng)一束寬光譜經(jīng)過(guò)光纖光柵時(shí)，滿足條件的波長(zhǎng)將發(fā)射，其余的光繼續(xù)透過(guò)。光纖光柵決定了光纖激光器的輸出波長(zhǎng)和帶寬。
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光纖光柵示意圖
光纖光柵的制造是利用光纖的光敏特性，通過(guò)紫外光曝光的方法將入射光相干場(chǎng)的圖樣寫(xiě)入纖芯，形成永久性的空間相位光柵。主要流程包括：光纖增敏、刻寫(xiě)、推敏、涂覆、測(cè)試五大環(huán)節(jié)。
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光纖光柵制備過(guò)程
目前常用的光纖增敏方法主要有4種：摻入光敏性雜質(zhì)、多種摻雜、高壓低溫氫氣擴(kuò)散處理、劇火。
光柵刻寫(xiě)技術(shù)中最為主流的是相位掩模法。相位掩模法是將圖形掩模置于探光纖上，紫外光經(jīng)過(guò)掩模相位調(diào)制后衍射到光纖上形成干涉條文，寫(xiě)入周期為眼膜周期一半的布拉格光柵。
光纖光柵屬于無(wú)源光纖器件，2005 年 IPG 光子公司采用輸出 980nm 半導(dǎo)體激光陣列作為抽運(yùn)源，用光纖溶錐抽運(yùn)技術(shù)和光纖光柵諧振腔技術(shù)實(shí)現(xiàn)的摻銩雙包層光纖激光器輸出功率已達(dá) 150W。根據(jù)銳科激光與創(chuàng)鑫激光招股說(shuō)明書(shū)，兩家國(guó)內(nèi)廠商所使用的高功率光纖光柵仍然依賴(lài)于進(jìn)口。
低功率光纖光柵已經(jīng)能實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化并進(jìn)行市場(chǎng)銷(xiāo)售，但光纖激光器采用的中高功率光柵大部分仍依賴(lài)進(jìn)口，國(guó)外主要光纖光柵生產(chǎn)商為 TeraXion。2017 年長(zhǎng)飛光纖推出用于千瓦級(jí)光纖激光器的雙包層光纖光柵，打破由國(guó)外廠商壟斷高功率光纖光柵的局面。但我國(guó)大部分光纖光纜產(chǎn)品層次較低，價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)激烈，高端產(chǎn)品嚴(yán)重依賴(lài)進(jìn)口，國(guó)外品牌仍然占據(jù)我國(guó)特種光纖市場(chǎng)大部分份額，光纖激光器元器件國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程亟待加快。
二、激光合束器
為了提高光纖激光器的輸出功率，一般需要光纖合束器將泵浦光耦合進(jìn)雙包層光纖中。
光纖合束器按照功能可以分為功率合束器和泵浦合束器。功率合束器將多路單模激光合束到一根光纖中輸出，以提高激光的輸出功率（一般稱(chēng)為單模-多模光纖合束器）。泵浦合束器主要是將泵浦光合束到增益介質(zhì)中。
按照構(gòu)成方式可以分為不含信號(hào)光纖的N*1光纖合束器和包含信號(hào)光纖的（N+1）*1光纖合束器。
泵浦合束器示意圖
功率合束器示意圖
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泵浦光進(jìn)入光纖中有兩種方式：端面泵浦和側(cè)面泵浦，其中主要方案包括6種：自由空間法、光纖端面熔接法、TFB(Taper Fiber Boundle)、V 形槽側(cè)面耦合法、微棱鏡側(cè)面耦合泵浦法、光纖側(cè)面熔接法。目前拉錐光纖組束（TFB）的方法被大家廣泛使用。
國(guó)內(nèi)合束器供應(yīng)商有郎光科技、中科匯纖光電等，國(guó)外供應(yīng)商主要有加拿大 ITF、Technologies。目前國(guó)內(nèi)主要激光器制造商銳科與創(chuàng)鑫都已掌握合束器制造核心技術(shù)并實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，成功實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化 12kW 功率光纖激光器，其中銳科單模組最高輸出功率 2kW，創(chuàng)鑫最高功率 1.5kW。但是國(guó)內(nèi)廠商在輸出功率上與國(guó)外龍頭公司 Coherent、IPG 等仍有差距，IPG 單模最高 20kW，多模組最高輸出功率 500kW；Coherent 單模最高功率 2.5kW，多模最高 10kW。
