利用二元衍射光栅进行侧面耦合，也是一种可以实现侧面、分布式多点泵浦的耦合技术。该技术将衍射光栅放置在光纤内包层的表面，不会损害光纤的外表 面，对TM 偏振入射光具有高达94%，的耦合效率。由于这种方法使用了折射率匹配液，所以不能承受大功率的泵浦光。张帆等人提出一种基于亚波长衍射光栅理论的介质- 金属-介质的对称夹层结构，这种结构因为没有使用诸如折射率匹配液、光学固化胶等承受不了较高温度的黏接物质，所以可以用于大功率激光二极管阵列的侧面泵浦，其耦合效率可以达到80%以上。

　　1.3 模式控制技术

    为了提高光纤激光器的输出功率，扩大掺杂光纤的纤芯直径解决了功率提高带来的光纤损伤和非线性问题，但光束质量下降。大模场面积光纤设计能在较大程度上降低光纤内激光模式的数量，但只是部分解决了光纤功率和光束质量之间的矛盾。要获得高功率的基模光束输出，必须进行模式选择。

    2000 年，Koplow 等人报道了一个多模双包层光纤环获得的单横模激光输出。他们采用的掺镱双包层光纤纤芯直径为25μm，纤芯数值孔径0.1，在波长1064nm 处的V 值为7.4。在光纤不绕环之前，激光器多 模输出；经过光纤绕环后，除基模之外的其他模式损耗明显增大，以LP11模为例，如图6所示：纤芯直径在50～100μm(V 值为12～24)，光纤内LP11模的弯曲损耗比基模LP01的弯曲损耗至少大几个dB，特别是在基模LP01的弯曲损耗为3dB 时，两者之差达到10dB 以上。最后激光器光束输出质量因子M2 达到1.09，研究结果证明光纤环的模式选择作用非常有效。

    采用光 纤锥是另外一种可行的模式控制技术。通过采用光纤锥，多模纤芯也可以实现单模运行。这种光纤锥一般满足两个条件：①LP01 模的插入损耗很小；②其他高阶模的插入损耗很大。这样激光通过光纤锥射出时，只有基模才能保留。在1999 年CLEO 会议上，Southampton 大学论述了他们采用光纤锥模式控制技术，将激光器光束质量因子从原来的2.6 提高到1.4。

　　1.4 激光合成技术

　　1.4.1 激光波长合成

    作为激光合成两项关键技术之一，激光波长合成技术是激光功率的一种非相干合成。通过将多个相近激光波长叠加，在近场或远场获得光场分布的叠加，获得较好 的光束质量。在光纤激光器研究的早期，输出功率普遍较低，因此激光波长合成技术受到人们的重视。但是对于较高功率的光纤激光器，由于激光功率的提高增加了 激光器光谱特性的不稳定性，造成波长合成后光束质量的下降。为了解决功率和光谱劣化之间的矛盾，提高合成效率，只能在低功率谐振腔内获得需要的多个稳定波 长，在波长合成之前分别进行功率放大，这样既能获得稳定的波长输出，又能获得需要的功率输出。有关研究结果采用MOPA 结构设计实现了上述方案，获得总6W 的激光功率，合成后光束质量与单个掺镱光纤激光器光束质量一样，M2为1.14。

　　1.4.2 激光功率相干合成

    激光相干合成技术是近年来激光合成领域研究的热点，它的基本思路是将多路激光束经相干控制后合成一束光，从而由许多中等功率的激光器获得高功率的单束激光输出，同时保持良好的光束质量。假定参与激光功率相干合成的光纤激光器数目为N，激光功率为P，相干合成后总功率理论上将达到NP，激光仍然能接近衍射极限输出。

    激光功率相干合成技术的关键是实现各路激光的相位锁定。美国空军研究实验室Shay T M等对5 路百瓦级光纤放大器进行相干合成获得了725，W 的总功率输出。Kozlov 等人采用一个2×2 熔融拉锥光纤耦合器的锥形耦合面，与光纤光栅对构成“三镜”谐振腔，实现了激光模场空间分布和波长的同时合成。Shirakawa 同样采用腔内光纤耦合器实现了2 路和4 路光纤激光器的相干合成，效率分别达到93.6%、95.6%。同样是腔内激光功率的相干合成，Sabourdy 基于Mach-Zehnder 干涉原理，演示了2 路和4 路光纤激光器的相干合成，效率分布达到99%、95%，同时实现了60nm 宽的波长调谐输出；在腔内引入一个声光调制器的基础上，证明了Mach-Zehnder 光纤激光器Q 脉冲相干合成的可行性。

    光纤激 光器腔外控制的功率合成技术研究较少，MIT 林肯实验室将一个20MW 输出的光纤激光器分束和相位锁定，分别放大后在远场实现了相干合成，合成功率达到10W，合成效率为50%。实验采用带宽25GHz、功率20MW 的光纤激光器做种子激光，经过起偏和分束后，一个偏振方向用做参考光束，另外一个偏振方向平分为两路光进入保偏光纤放大器中分别进行功率放大，放大后小部 分光与参考光干涉，通过反馈系统实现两路放大光束的相位锁定，最终实现两路光远场相干合成。

　　2 总 结