近年來(lái)，工業(yè)光纖激光器市場(chǎng)發(fā)展迅猛，勢(shì)頭強(qiáng)勁。 國(guó)內(nèi)中低功率光纖激光器市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，國(guó)產(chǎn)化替代日漸深入，已全面進(jìn)入價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)階段，控制成本成為光纖激光器廠商參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的重要手段。高功率光纖 激光器市場(chǎng)需求迫切，市場(chǎng)缺口龐大，但其非線性效應(yīng)抑制 等難度較高、光纖激光器廠商正尋求新的解決方案。
隨著工業(yè)光纖激光器對(duì)泵浦源的溫度控制技術(shù)的成熟， 976nm 波段泵浦源在工業(yè)光纖激光器上的應(yīng)用逐漸被市場(chǎng)認(rèn)可接受。光纖激光器增益光纖對(duì) 976nm 波段泵源具有較高的吸收效率，能夠有效降低工業(yè)光纖激光器的制造成本與泵浦技術(shù)難度，不少技術(shù)領(lǐng)先的光纖激光器廠商紛紛將技術(shù)方案聚焦到 976nm 波段泵浦方案，以期盡快取得更大的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。
相對(duì) 915nm 泵浦，976nm 泵浦的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
工業(yè)光纖激光器通過(guò)增益光纖（摻鐿光纖）實(shí)現(xiàn)從泵浦光到信號(hào)光的能量轉(zhuǎn)換。摻鐿光纖在 915nm 和 976nm 波段存在兩個(gè)明顯的特征吸收峰，915nm波段吸收系數(shù)相對(duì)較低，吸收譜較寬；976nm 波段吸收系數(shù)是 915nm 波段的 2-3 倍（如圖 1），但吸收譜相對(duì)較窄。
915nm/976nm 泵浦激光器提供的泵浦光能量，分別與摻鐿光纖的吸收峰特征對(duì)應(yīng)。以往較多的光纖激光器廠商使用 915nm 波段泵浦方案，原因在于摻鐿光纖在 915nm 波段較寬的吸收峰，能夠冗余較寬的光纖激光器溫度控制范圍帶來(lái)的泵浦波長(zhǎng)漂移，但 915nm 波段泵源較低的吸收系數(shù)帶來(lái)了成本與技術(shù)應(yīng)用上的雙重障礙，限制了光纖激光器高功率、 低成本的發(fā)展趨勢(shì)。
976nm 波段泵浦的光纖激光器，增益光纖對(duì)泵浦光的吸收系數(shù)更高。據(jù)國(guó)內(nèi)多家光纖激光器廠商實(shí)用反饋，976nm 波段泵浦的光光效率可達(dá)到 85%，而 915nm 波段泵浦的的光光效率為 75%（如圖 2）。在相同的泵浦功率注入下，與 915nm 波段泵浦相比，采用 976nm 波段泵浦方案，光纖激光器的輸出功率將高出 13%，且 976nm 波段泵浦需求的增益光纖長(zhǎng)度更短，直接降低材料成本的同時(shí)，也有效降低了非線性效應(yīng)，光光效率損失、熱管理難度。但 976nm 泵浦對(duì)光纖激光器溫度控制的要求更高。
976nm 泵源使用技術(shù)的日趨成熟
以往制約 976nm 泵浦源工業(yè)應(yīng)用的 原因主要還是增益光纖在 976nm 波段的吸收譜較窄；在工作環(huán)境溫度變化時(shí)， 泵浦源中心波長(zhǎng)的漂移造成增益有源光纖吸收率大幅變化，容易導(dǎo)致光纖激光器整機(jī)輸出功率不穩(wěn)定。在熱管理技術(shù)不夠成熟的過(guò)去幾年，開發(fā)者多采用吸收峰較寬、但吸收效率更低的 915nm 波段，來(lái)降低環(huán)境溫度的影響。采用 976nm 泵源方案對(duì)激光器的熱管理設(shè)計(jì)有非常嚴(yán)格的要求，因此，在過(guò)去幾年 只有國(guó)外少數(shù)和國(guó)內(nèi)極少數(shù)光纖激光器 廠家在量產(chǎn)工業(yè)激光器中使用 976nm 泵源方案。
不同的是，近年來(lái)國(guó)內(nèi)光纖激光器廠家在熱管理技術(shù)方面逐漸成熟，工業(yè)水冷機(jī)進(jìn)行的強(qiáng)制水循環(huán)冷卻方式已經(jīng)完全滿足了光纖激光器對(duì)泵浦源溫度控制的要求。目前國(guó)內(nèi)已有多家光纖激光器制造商使用長(zhǎng)光華芯的 976nm 泵源， 實(shí)現(xiàn)了中低光纖激光器的批量生產(chǎn)供 貨，高功率激光器的小批量生產(chǎn)供貨， 并在終端客戶處的表現(xiàn)良好。所以，目 前來(lái)看，使用 976nm 泵源方案已不存在技術(shù)上的應(yīng)用障礙。
976nm 泵源在中低功率光纖激光器上的成本優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)
隨著國(guó)內(nèi)光纖激光器企業(yè)的技術(shù)發(fā) 展成熟，國(guó)產(chǎn)激光器市場(chǎng)占有率穩(wěn)步提升，尤其是中低功率光纖激光器，已基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化替代。隨著中低功率光纖激光器的產(chǎn)品同質(zhì)化日益嚴(yán)重，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日漸激烈。進(jìn)入 19 年以來(lái)，已經(jīng)全面進(jìn)入價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)階段，光纖激光器的成本面臨巨大的市場(chǎng)挑戰(zhàn)，如何降低成本， 不少光纖激光器廠商將目標(biāo)投向 976nm 泵源。976nm 泵源較高的光光轉(zhuǎn)換效率可以有效降低泵源的成本代價(jià)。以 1500W 光纖激光器為例，976nm 泵源相比 915nm 泵源高出約 10% 電光效率， 將直接節(jié)約 235W 的泵浦源功率，大幅度節(jié)約光纖激光器制造成本的同時(shí)，也為光纖激光器的終端用戶節(jié)省了約 11% 的電力消耗費(fèi)用，有效幫助中下游用戶建立起市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
源技術(shù)與成本的雙重優(yōu)勢(shì)
目前國(guó)內(nèi)高功率光纖激光器需求依然依賴進(jìn)口，市場(chǎng)供不應(yīng)求，面對(duì)巨大 的市場(chǎng)缺口，國(guó)內(nèi)不少技術(shù)領(lǐng)先光纖激光器廠商紛紛將目光投向高功率光纖激光器的研發(fā)生產(chǎn)，并有不少有實(shí)力的廠家在技術(shù)上正不斷追趕甚至超越國(guó)際一流光纖激光器廠商。
借此，高功率光纖激光器的泵浦方案被重新評(píng)估。以往使用 915nm 波段的半導(dǎo)體激光器作為泵浦源，受益于 915nm 波段較寬的吸收譜，激光器整機(jī)受溫度影響較小，但在 915nm 波段增益有源光纖的吸收效率低，為達(dá) 到整機(jī)光纖激光器更高功率的輸出， 在技術(shù)上要求使用更高的 915nm 泵浦功率和更長(zhǎng)的有源光纖，這將導(dǎo)致開發(fā)者不得不面對(duì)增益光纖非線性效應(yīng)、 光光效率損失、熱管理難度增加、單位瓦數(shù)成本上升等諸多困難。當(dāng)輸出功率超過(guò)一定水平時(shí)，915nm 泵浦方案將變得極為復(fù)雜而最終失效。
使用 976nm 波段泵浦方案將很好的解決 915nm 波段泵浦方案的上述困難。增益光纖對(duì) 976nm 波段吸收 效率是 915nm 波段的 2-3 倍，更高的吸收效率，意味著需要的增益光纖更短，隨之帶來(lái)的非線性效應(yīng)降低等一系列的技術(shù)優(yōu)勢(shì)得以體現(xiàn)，同樣也節(jié)約了部分增益光纖的材料成本，加之 光光效率帶來(lái)的成本優(yōu)勢(shì)（976nm 波段泵源比 915nm 泵源高約 10% 的光光效率），976nm 泵浦方案在高功率光纖激光器上的成本效益進(jìn)一步得以體現(xiàn)。
當(dāng)熱管理不再成為制約 976nm 波段泵浦方案的障礙，976nm 泵浦技術(shù) 的技術(shù)與成本雙重優(yōu)勢(shì)得以體現(xiàn)。
光纖激光器的理想泵浦源
自 2012 年成立以來(lái)，長(zhǎng)光華芯一 直致力于半導(dǎo)體激光器的研發(fā)、生產(chǎn)， 長(zhǎng)光華芯 976nm 光纖耦合模塊，采用自主研發(fā)并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的單管芯片，通過(guò)精密的光學(xué)封裝和嚴(yán)苛的工藝過(guò)程控制實(shí)現(xiàn)高亮度的輸出，滿足不同生產(chǎn)需求。 產(chǎn)品包括：
（1）135μm，976nm 光纖耦合模塊，最高輸出功率可達(dá) 180W；
（2）200μm，976nm 光纖耦合模塊，最高輸出功率可達(dá) 280W；
（3）帶 VBG 波長(zhǎng)鎖定的 976nm 光纖耦合模塊，105μm 最高輸出功率可達(dá) 130W；主推的 976nm 三款光纖耦合模塊產(chǎn)品實(shí)際 NA 0.16（95% 能 量）， 光譜寬度＜ 5nm，中心波長(zhǎng)可以控制在 ±2nm，其中 VBG 光纖耦合模塊產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)鎖定在 ±0.5nm 范圍內(nèi)。
經(jīng)驗(yàn)證，采用長(zhǎng)光華芯 976nm 泵浦源的光纖激光器，光轉(zhuǎn)換效率可達(dá) 85%，整機(jī)系統(tǒng)受環(huán)境溫度影響微弱， ±5℃范波動(dòng)圍內(nèi)光纖激光器性能穩(wěn)定， 有效節(jié)省有源光纖，使光纖激光器單瓦成本更低是工業(yè)高功率光纖激光器和飛秒光纖激光器理想泵浦源。
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