針對這一弱點，人們(men) 又進一步發展了光纖耦合的端麵泵浦和側(ce) 麵泵浦方式。端麵泵浦激光器由激光二極管、兩(liang) 個(ge) 聚焦係統、耦合光纖、工作物質和輸出反射鏡組成。與(yu) 直接端麵泵浦不同，這種結構首先把激光二極管發射的光束質量很差的激光耦合到光纖中，經過一段光纖傳(chuan) 輸後，從(cong) 光纖中出射的光束變成發散角較小的、圓對稱的、中間部分光強最大的泵浦光束。用這一輸出的泵浦光去泵浦工作物質，由於(yu) 它和振蕩激光在空間上匹配得很好，因此泵浦效率很高。由於(yu) 激光二極管或二極管陣列與(yu) 光纖間的耦合較與(yu) 工作物質的耦合容易，從(cong) 而降低了對器件調整的要求。而且最重要的是這種耦合方式能使固體(ti) 激光器輸出模式好、效率高。

    側(ce) 麵泵浦板條固體(ti) 激光器要得到更大功率的激光輸出，就必然要采用泵浦功率較大的陣列型激光二極管，由於(yu) 陣列二極管的發光麵較大，不可能利用端麵泵浦，因此，大多采用側(ce) 泵浦方式。這種結構的特點是，在工作板條的一側(ce) 用激光二極管陣列，另一側(ce) 是全反器，使泵浦光盡量集中到工作物質中。板條狀激光器結構的特點是，激光通過工作物質介質全內(nei) 反射傳(chuan) 輸，這樣，激光經過工作物質的長度就大於(yu) 工作物質的外形長度，即提供了更長的有效長度。在有效長度內(nei) ，工作物質皆可直接吸收到由激光二極管發射的泵浦光，從(cong) 而較易獲得大功率輸出，研究開發的重點就在於(yu) 發展大功率的端麵泵浦固體(ti) 激光器，從(cong) 激光二極管發出的光束經光學耦合從(cong) 側(ce) 麵泵浦激光晶體(ti) ，從(cong) 而獲得單級輸出的激光；並可以根據所要得到的輸出功率要求而改變激光工作物質的長度而改變激光二極管泵浦的效率和功率。
 

圖二（a）二極管側(ce) 麵泵浦固體(ti) 激光器示意圖

圖二（b）新加坡製造技術研究院研製的二極管側(ce) 麵泵浦固體(ti) 激光器

    2.光纖激光器

    光纖激光器屬光波導激光器，以摻稀土元素（Nd，Yb或Er）的光纖為(wei) 工作物質，並用二極管激光作為(wei) 泵浦源。可脈衝(chong) 和連續運轉，其性能已明顯優(you) 於(yu) 二極管泵浦固體(ti) 激光器，不僅(jin) 在光纖通訊領域得到廣泛應用，而且由於(yu) 大功率光纖激光器的成功開發，正向激光打標、焊接、切割等工業(ye) 激光應用領域迅速發展。

    光纖激光器基本結構和固體(ti) 激光器的結構基本相同，由泵浦源（激光二極管和必要的光學耦合係統）、增益介質（摻稀土元素的增益光纖）、諧振腔（可為(wei) 反射鏡、光纖光柵或光纖環）等組成。按泵浦光的入射方式，光纖激光器可分為(wei) ：端麵泵浦光纖激光器、雙包層光纖激光器和任意形狀光纖激光器。
 

圖三 IPG生產(chan) 的係列光纖激光器

    1)端麵泵浦光纖激光器

    端麵泵浦光纖激光器中的光纖與(yu) 普通光纖十分相似，僅(jin) 在纖芯摻以激光工作物質。與(yu) 二極管端麵泵浦固體(ti) 激光器的泵浦方式相似，采用光學耦合係統將泵浦光直接耦合到光纖的纖芯端麵上。通常情況下，兩(liang) 端麵也是激光諧振腔的全反鏡和輸出鏡。可以看出，這種結構簡單，但其泵浦端麵因麵積很小，可以注入的泵浦光能量有限，故該類激光器屬小功率光纖激光器，它們(men) 大多應用於(yu) 光通訊中。

    2)雙包層光纖激光器

    為(wei) 了克服端麵泵浦光纖激光器注入功率小的問題，人們(men) 發明了雙包層光纖激光器。它主要由纖芯、內(nei) 包層、外包層和保護層組成。纖芯采用了稀土摻雜技術，為(wei) 激光增益介質，稀土離子吸收泵浦光並輻射單模激光，外包層采用低折射率材料。通常情況下，泵浦光采用斜入射方式，使泵浦光在內(nei) 外包層界麵形成全反射，這樣，泵浦光在多次反射後，多次穿過內(nei) 包層和纖芯，使纖芯吸收率大大增加，可達90%以上。這種泵浦方式與(yu) 二極管泵浦固體(ti) 激光器的側(ce) 麵泵浦方式很相似，注入功率可以大大增加，又提高了泵浦光的利用率。這類光纖激光器的輸出功率在百瓦量級。

    3)任意形狀光纖激光器

    為(wei) 了克服雙包層光纖激光器輸出功率受到限製，進一步提高輸出功率，日本學者率先開發出了一種任意形狀光纖激光器，有望獲得千瓦量級的光纖激光器。其方案是將光纖排放成盤狀結構，大大增加了泵浦光的利用麵積，其有效利用麵積比纖芯端麵和包層端麵大得多。根據光纖的排放方式不同，這類光纖激光器又可分為(wei) 盤狀、片狀、圓柱狀、環狀和棒狀等不同結構的光纖激光器。

 三、全固化固體(ti) 激光器市場和應用展望

    根據《Laser Focus World》報道，2002年全球商用激光器產(chan) 值為(wei) 43億(yi) 美元，其中，非二極管激光市場為(wei) 44%，預計2003年全球商用激光產(chan) 值48億(yi) 美元，其中非二極管激光市場占領41%。表二、三和四分別給出了近幾年來全球商用激光市場的情況。可以看出，在全固化固體(ti) 激光器中，二極管泵浦固體(ti) 激光器仍然占主導地位。從(cong) 2002年的銷售到2003年的銷售預測來看，全球非二極管激光產(chan) 值平均增長為(wei) 5.9%，燈泵浦固體(ti) 激光器增長為(wei) 5.83%，而二極管泵浦固體(ti) 激光器增長卻高達12%，表明全固化固體(ti) 激光器正快速增長，逐步在市場中成為(wei) 主導產(chan) 品。表五給出了1999-2001年國內(nei) 激光產(chan) 品的銷售情況，可以看出，固體(ti) 激光器銷售額遠大於(yu) 氣體(ti) 激光器的銷售額，但全固化固體(ti) 激光器的銷售額未見報道，其研究和開發還遠落後於(yu) 世界水平，其主要原因應歸咎於(yu) 我國大功率半導體(ti) 激光器水平的落後。2001年國內(nei) 激光產(chan) 品銷售額為(wei) 28.39億(yi) 元，僅(jin) 湖北產(chan) 值就為(wei) 15.64億(yi) 元，顯示武漢中國光穀在能量光電子方麵的強大實力。

    表二、 全球商用激光器市場（億(yi) 美元）

1999年	2000年	2001年	2002年	2003年
49	88	56	43	48

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    表三、 全球二極管激光在全固化固體(ti) 激光器中的應用（億(yi) 美元）

	1999年	2000年	2001年	2002年	2003年
千台	51.8	71.4	88.8	122.8	144.1
百萬(wan) 美元	53.6	85.0	100.0	118.6	135.1

    表四、全球非二極管激光器市場

	燈泵浦	流動CO2	準分子	二極管激光	封離式CO2	合計
2002年（億(yi) 美元）	6.18	4.35	3.75	1.92	1.12	18.8
2003年（億(yi) 美元）	6.54	4.57	4.01	2.15	1.12	19.9
2002年（台）	13281	2960	1405	9278	12355	113021
2003年（台）	13880	3110	1630	10430	12565	112506

    表五、 1999-2001年全國激光產(chan) 品銷售額按主要激光器件分類統計（萬(wan) 元人民幣）

類別	1999年		2000年		2001年
	銷售額	增長率	銷售額	增長率	銷售額	增長率
氦氖激光器及應用	1926.3	-32.7%	2179.6	13.2%	2634.45	20.9%
CO2激光器及應用	12018.9	38.7%	15201.8	26.5%	31942.5	110.1%
YAG激光器及應用	25635.1	-4%	49639	93.6%	66288.6	33.5%
半導體(ti) 激光器及應用	39249.4	164.6%	67612.6	72.3%	156974.8	132.2%

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    由於(yu) 高功率全固化固體(ti) 激光器的相繼成熟，其應用領域也已從(cong) 最成熟的光通訊方麵向其它更為(wei) 廣闊的激光應用領域擴展，如材料加工中的激光標記、激光焊接、激光打孔和激光切割等，其它領域如激光醫學、激光檢測和測量等。下圖給出了國外生產(chan) 的光纖激光打標機。