隨著工業(ye) 4.0的推進，光纖激光器已經成為(wei) 最熱門的研究領域之一，也成了工業(ye) 加工的翹楚，市場容量逐年攀升。目前國產(chan) 中低功率光纖激光器在工業(ye) 光纖激光器市場表現出眾(zhong) ，占有率超過了85%。但是由於(yu) 泵源芯片和光纖光柵等關(guan) 鍵器件仍麵臨(lin) 技術瓶頸，長期依賴進口，嚴(yan) 重製約了國產(chan) 中高功率光纖激光器市場的發展。
 

　　  圖1 典型高功率光纖激光器結構圖
 

　　光纖光柵利用光纖材料的光敏性，通過紫外光曝光的方法將入射光相幹場圖樣寫(xie) 入纖芯。光纖光柵與(yu) 增益光纖組成諧振腔，在高功率光纖激光器中起到選模濾頻的作用，光纖光柵一方麵將信號光束縛在諧振腔內(nei) 進行正反饋，一方麵通過低反光柵端輸出有效的信號激光。如圖1所示，在高功率光纖激光器中有兩(liang) 種光纖光柵：一種是高反光纖光柵，典型光柵峰值反射率在99.5%以上;另外一種是低反光纖光柵，也稱輸出光柵，典型光柵峰值反射率在10%左右。目前，國產(chan) 低功率光柵已經實現批量化生產(chan) ，然而高功率光纖光柵由於(yu) 其原料光纖尺寸較大以及高功率耐受性的限製，高功率光纖光柵的光纖增敏、光柵寫(xie) 入、光纖無損化處理以及高功率封裝設計這些核心工藝點是高功率光纖光柵國產(chan) 化的關(guan) 鍵技術障礙。
 

　　  圖2 長飛千瓦級高功率光纖光柵產(chan) 品
 

　　  多年來，長飛光纖光纜股份有限公司(以下簡稱“長飛公司”)一直致力激光器用光纖光柵的國產(chan) 化研究，在引進吸收香港理工大學的光柵刻寫(xie) 技術的基礎上，不斷創新，已逐步建立了248nm、266nm以及飛秒直寫(xie) 等光柵刻寫(xie) 平台和技術。產(chan) 品包含光柵反射器、1μm泵浦光柵以及980nm泵浦光柵，覆蓋了光通信、工業(ye) 激光及光纖傳(chuan) 感等多個(ge) 領域。
 

　　  經過多年光纖光柵的技術積累，長飛公司實現了大芯徑光纖的光纖增敏、無損化光纖處理等技術的突破，保證了光纖光柵在製備過程中引入的附加損耗最小化，穩定高效的光柵刻寫(xie) 平台又保證了光柵產(chan) 品的一致性。長飛公司基於(yu) 市場應用，采用無源大模場20/400雙包層光纖，成功研製出高功率光纖光柵(如圖2所示)。光柵采用高功率封裝結構，提升了光柵區域的散熱效率，確保了光柵在高功率條件下的可靠性能。其基本型號見表1：
 

　　長飛公司通過改變光纖光柵的寫(xie) 入長度和刻寫(xie) 時間，不僅(jin) 能夠對光柵參數(光纖光柵的反射率、帶寬、中心波長)進行精確控製，而且可以對不同的需求進行針對性的優(you) 化,其散熱結構部分尺寸也可根據客戶需求進行設計調整。圖3為(wei) 長飛公司典型的光纖光柵的測試圖譜。
 

　　  圖3 長飛公司高功率光纖光柵光學參數圖譜
 

　　高功率光纖光柵在高功率條件下的溫度穩定性是市場應用關(guan) 注的重點。我們(men) 對無源20/400雙包層的高功率光纖光柵在1000W級的光纖激光器中工作的散熱效率進行了測試。在測試中將光柵接入激光器，記錄不同電流下的輸出功率和高功率光柵區域的溫度，在100%功率時停留120分鍾，記錄輸出功率以及光纖光柵柵區溫度。測試結果如圖4所示。
 

　　  圖4 長飛高功率光纖光柵信號光(1080nm)測試結果
 

　　測試結果顯示，長飛公司高功率光纖光柵在輸出1100W的1080nm波段的激光能量時，光纖光柵柵區溫度低於(yu) 36℃，平均溫升係數(相對於(yu) 1080nm信號光)低於(yu) 0.015W/℃，在高功率激光器中表現出了良好的溫升特性，使用穩定可靠,達到國際先進水平。
 

　　隨著高功率光纖激光器產(chan) 品格局的多樣化發展，基於(yu) 14/250以及25/400等雙包層摻鐿光纖的光纖激光器也將逐漸被廣泛應用，長飛公司緊跟市場腳步，提供基於(yu) 優(you) 質可靠的特種光纖、光纖光柵等產(chan) 品的整體(ti) 解決(jue) 方案。