什么是激光？

激光是“受激辐射光放大”的缩写。激光的产生基于受激辐射现象：这一过程发生在特殊材料（气体、半导体、固体或液体）中，并在外部能量的作用下发生。

激光束是严格单色的，这意味着激光源辐射的光具有单一波长，在整个光谱范围内没有色散——本质上是纯净的单色光。激光束具有高方向性，能量高度集中，即使在远距离传播时也能保持聚焦。

激光的应用

工业生产

激光切割、焊接和钻孔技术具有精度高、生产效率高和非接触式加工等特点，广泛应用于金属、塑料、木材等材料的加工，能够减少原材料浪费，提高生产效率。

医学和生物技术

激光在医学领域应用广泛，包括激光手术、激光美容、激光治疗等。激光能够精确切割或凝固生物组织，同时最大限度地减少对周围健康组织的损伤。此外，激光还应用于肿瘤治疗、牙科和物理治疗等领域。

通信技术

激光为光纤通信提供动力，使大量数据能够以极高的速度远距离传输。这项技术应用于互联网、电视和电话通信。基于激光的激光雷达（LiDAR）系统广泛应用于自动驾驶系统、地形测量和环境监测。

军事

激光在军事领域有着重要的应用：它们被用于武器制导系统和防空系统，展现了高精度和超高速作用的优势。

什么是光纤激光器？

光纤激光器是一种以光纤为增益介质的激光器。与传统的固态激光器或气体激光器不同，它的主要工作元件是光纤，而不是晶体或气体。光纤激光器属于固态激光器的范畴。

其工作原理如下：来自泵浦源的光通过反射镜耦合到掺杂稀土元素的纤维中。该过程使稀土离子跃迁到激发态，实现粒子数反转，并在谐振腔输出端产生稳定的激光束。

泵浦激光二极管产生波长为 980 nm 的泵浦光；该光通过光耦合进入掺杂镱 (Yb) 离子的有源光纤。镱离子吸收 980 nm 的辐射，其内层电子跃迁到激发态轨道。由于该激发态不稳定，电子会返回到其原始的较低能级，并发射波长为 1070 nm 的光子。这些光子在光纤内的两个反射元件之间反复反射、放大，最终形成激光辐射。

光纤

光纤是一种利用光线全反射现象传输光的介质。

它由三层组成：芯层、外壳和保护涂层。

纤芯是光纤的中心部分，由超纯二氧化硅（石英玻璃）制成，负责传输光信号。
包层包裹着纤芯，同样由超纯二氧化硅制成，但折射率较低。它形成光反射边界，确保光线在纤芯-包层界面处发生全反射，防止漏光，并提供机械保护。
保护涂层是纤维的外层，由丙烯酸酯、硅橡胶和尼龙制成，可保护纤维免受潮气、机械刮擦和损坏。

当光束以一定角度照射到光纤纤芯时，它会在纤芯-包层界面处多次反射，并沿光纤传播。这使得光纤中的光信号损耗远低于铜缆中的电信号损耗。

泵浦二极管

泵浦二极管是高亮度光纤激光器的关键组件，对于 976 nm 泵浦技术至关重要。

泵浦过程本身是指利用光将原子或分子中的电子从低能级激发到高能级的过程。激光系统利用这种机制来实现活性介质能级的粒子数反转。泵浦二极管作为关键元件，在光纤激光器设计中实现这一过程；其高亮度使得构建高效光纤激光器成为可能。