1988年，美国麻省宝丽来公司的Elias Snitzer和Hong Po等人最早提出了双包层光纤激光器的构想。随着上世纪末光纤通信的飞速发展和大功率半导体激光器制造工艺的进一步成熟，进入21世纪后，光纤激光器以其独特的优势得到了迅猛发展。商品化的光纤激光器产品已突破一万瓦，光纤激光器的应用范围已扩展到工业加工、国防军事、医疗卫生、科学研究等领域。作为一种新型的激光器，光纤激光器也逐渐展现其潜力，成为激光器应用领域的主流激光器之一。

　　光纤激光器发展史

　　早期对激光器的研制主要集中在研究短脉冲的输出和可调谐波长范围的扩展方面。今天，密集波分复用(DWDM)和光时分复用技术的飞速发展及日益进步加速和刺激着多波长光纤激光器技术、超连续光纤激光器等的进步。同时，多波长光纤激光器和超连续光纤激光器的出现，则为低成本地实现Tb/s的DWDM或OTDM传输提供理想的解决方案。就其实现的技术途径来看，采用EDFA放大的自发辐射、飞秒脉冲技术、超发光二极管等技术均见报道。

　　目前国内外对于光纤激光器的研究方向和热点主要集中在高功率光纤激光器、高功率光子晶体光纤激光器、窄线宽可调谐光纤激光器、多波长光纤激光器、非线性效应光纤激光器和超短脉冲光纤激光器等几个方面。

　　1962年世界上第一个GaAs半导体激光器问世以来，已有四十余年的历史，现在半导体激光器已广泛地应用于激光通信、光盘存储、激光检测等领域。

　　随着半导体激光器连续输出功率的日益提高，其应用范围也不断扩大，其中大功率半导体激光器泵浦的固体激光器（DPSSL）是它最大的应用领域之一。这一技术综合了半导体激光器与固体激光器的优点，不仅将半导体激光器的波长转换为固体激光器的波长，而且伴随光束质量的改善和光谱线宽的压缩，以及实现脉冲输出等。半导体激光器体积小、重量轻，直接电子注入具有很高的量子效率，可以通过调整组份和控制温度得到不同的波长与固体激光材料的吸收波长相匹配，但它本身的光束质量较差，且两个方向不对称，横模特性也不尽理想。而固体激光器的输出光束质量较高，有很高的时间和空间相干性，光谱线宽与光束发散角比半导体激光小几个量级。对于DPSSL，是吸收波长短的高能量光子，转化为波长较长的低能量光子，这样总有一部分能量以无辐射跃迁的方式转换为热。这部分热能量将如何从块状激光介质中散发、排除成为半导体泵浦固体激光器的关键技术。为此，人们开始探索增大散热面积的方法。

　　方法之一就是将激光介质做成细长的光纤形状。

　　所谓光纤激光器就是用光纤作激光介质的激光器，1964年世界上第一代玻璃激光器就是光纤激光器。由于光纤的纤芯很细，一般的泵浦源（例如气体放电灯）很难聚焦到芯部。所以在以后的二十余年中光纤激光器没有得到很好的发展。随着半导体激光器泵浦技术的发展，以及光纤通信蓬勃发展的需要，1987年英国南安普顿大学及美国贝尔实验室实验证明了掺铒光纤放大器（EDFA）的可行性。它采用半导体激光光泵掺铒单模光纤对光信号实现放大，现在这种EDFA已经成为光纤通信中不可缺少的重要器件。由于要将半导体激光泵浦入单模光纤的纤芯（一般直径小于10um），要求半导体激光也必须为单模的，这使得单模EDFA难以实现高功率，报道的最高功率也就几百毫瓦。

　　为了提高功率，1988年左右有人提出光泵由包层进入。初期的设计是圆形的内包层，但由于圆形内包层完美的对称性，使得泵浦吸收效率不高，直到九十年代初矩形内包层的出现，使激光转换效率提高到50%，输出功率达到5瓦。1999年用四个45瓦的半导体激光器从两端泵浦，获得了110瓦的单模连续激光输出。近两年，随着高功率半导体激光器泵浦技术和双包层光纤制作工艺的发展，光纤激光器的输出功率逐步提高，目前采用单根光纤，已经实现了1000瓦的激光输出。 　　近期，随着光纤通信系统的广泛应用和发展，超快速光电子学、非线性光学、光传感等各种领域应用的研究已得到日益重视。其中，以光纤 作基质的光纤激光器，在降低阈值、振荡波长范围、波长可调谐性能等方面，已明显取得进步，是目前光通信领域的新兴技术，它可以用于现有的通信系统，使之支 持更高的传输速度，是未来高码率密集波分复用系统和未来相干光通信的基础。目前光纤激光器技术是研究的热点技术之一。

　　光纤激光器由于其具有绝对理想的光束质量、超高的转换效率、完全免维护、高稳定性以及体积小等优点，对传统的激光行业产生巨大而积极的影响。 最新市场调查显示：光纤激光器供应商将争夺固体激光器及其他激光器在若干关键应用领域的市场份额，而这些市场份额在未来几年将稳步看涨。到2010年，光纤激光器将至少占领工业激光器28亿美元市场份额的四分之一。光纤激光器的销售量将以年增幅愈35%的速度攀升，从2005年的1.4亿美元增至2010年的6.8亿美元。而同期，工业激光器市场每年增幅仅9%，2010年达到28亿美元。

　　光纤激光器发展迅速

　　光纤激光器诞生于60年代，发展与90年代后。2000年以后IT泡沫破裂，众多光纤厂家生存困难，IPG等光纤巨头被迫转向研发光纤激光器，造就光纤激光器近十年的飞速发展。

　　光纤激光器是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器，是在光纤放大器的基础上开发出来的。与传统激光器相比具有以下优势，如：成本低、小型化、泵浦不需要严格的相位匹配、波导结构、损耗低、转换效率高、阀值低、输出激光波长多、可调谐等。

　　目前光纤激光器已经开始应用到了各个领域，包括光纤通讯、激光空间远距通讯、工业造船、汽车制造、激光雕刻激光打标激光切割、印刷制辊、金属非金属钻孔/切割/焊接（铜焊、淬水、包层以及深度焊接）、军事国防安全、医疗器械仪器设备、大型基础建设等。

　　特别是在光通讯领域，她更加引人注目。由于光纤激光器以灵巧的半导体激光二极管作为泵浦源,以柔软的光纤作为波导和增益介质,同时可采用光纤光栅,耦合器等光纤元件,因此无需光路机械调整,结构紧凑,便于集成，其特有的全光纤结构使器件的抗电磁干扰性强，温度膨胀系数小，在频域上应用WDM及光纤传感技术可实现多波长可调谐输出，在时域上结合激光锁模技术可产生几乎没有啁啾的皮秒级超短变换极限光脉冲。与固体激光器和半导体激光器相比，光纤激光器具有无可比拟的优点。

　　在加工领域，随着大功率双包层光纤激光器的出现，其应用正向着激光加工、图像显示和生物医疗等更广阔的领域迅速扩展。目前光纤激光器的功率已突破千瓦。最近宝马公司向IPG订购一批光纤激光器用来焊接车门，标志着光纤激光器开始大规模应用于工业生产。  　　

    高功率双包层光纤激光器具有效率高、尺寸小、重量轻、成本低等优点，非常适合用于激光武器和其他军事应用，在军事国防领域同样有着非常广泛的应用前景。随着新型双包层光纤激光器技术的发展，高功率光纤激光器是军用激光武器发展中最有潜力的方向之一。  　　

    最新市场调查显示：光纤激光器供应商将争夺固体激光器及其他激光器在若干关键应用领域的市场份额，而这些市场份额在未来几年将稳步看涨。 到2010年，光纤激光器将至少占领工业激光器28亿美元市场份额的四分之一。光纤激光器的销售量将以年增幅愈35％的速度攀升，从2005年的1.4亿美元增至2010年的6.8亿美元。而同期，工业激光器市场每年增幅仅9％，2010年达到28亿美元。

　我国光纤激光器发展之路  　　

    2002年南开大学报道了在掺Yb3 + 双包层光纤器中得到了脉宽4. 8ns 的自调Q 脉冲输出和混合调Q 双包层光纤激光中得到峰值功率大于8kW ,脉宽小于2ns 的脉冲输出。  　　

    2003年南开大学报道了利用脉冲泵浦获得100kW 峰值功率的调Q 脉冲,以及得到的60nm 可调谐的调Q 脉冲。  　　

    2003年11月20日报道，上海科学家在激光领域取得新成果，成功开发出输出功率高达107W的光纤激光器。此激光器的全称为“高功率掺镱双包层光纤激光器”，与目前已有的激光器相比它的维护费用和功率消耗都要低得多，寿命是普通激光器的几十倍。该课题组的负责人之一楼祺洪研究员告诉记者，激光打印有着广泛的应用前景，与市民生活直接相关的如食品的生产日期、防伪标志等，若以激光打印代替现在的油墨打印清晰度高、永不褪色、难以仿冒、利于环保，具有国际流行的新趋势。上海科学家研制的光纤激光器使光纤激光输出功率又上升了一个新台阶，最大输出功率达107W，已经遥遥领先于全国同行。

    2004年，南开大学又报道了连续泵浦206kW峰值功率的调Q 脉冲。  　　

    2004年12月3日，烽火通信报道，继推出激光输出功率达100W以上的双包层掺镱光纤后，经过艰苦的攻关再创佳绩，将该类新型光纤的输出功率成功提高至440W，达到国际领先水平。  　　

    这是烽火通信在特种光纤领域迈出的重要一步，同时也是我国在高功率激光器用光纤领域的重大突破。掺镱双包层光纤激光器是国际上新近发展的一种新型高功率激光器件，由于其具有光束质量好、效率高、易于散热和易于实现高功率等特点，近年来发展迅速，并已成为高精度激光加工、激光雷达系统、光通信及目标指示等领域中相干光源的重要候选者。双包层掺镱激光器的主要激光增益介质是双包层掺镱光纤，因此双包层掺镱光纤的性能直接决定了该类激光器的转换效率和输出功率。烽火通信作为国内唯一一家进行双包层掺镱光纤研究的单位，在成功推出输出功率达100W以上的完全可商用的双包层掺镱光纤产品后，又加大的研发力度，使得其输出功率实现440W以上，达到国际领先水平。

    百年机遇和挑战并存的中国光纤激光器市场  　　

    随着激光技术的不断成熟，激光在各大领域的应用也日渐普及。光纤激光器凭借其先天性优势不断地扩充自己的地盘，全面向光通讯、大功率激光加工、激光医学、生物技术扩张，特别是她在激光加工和光通讯方面的发展潜力。光纤激光器无疑已经成为了市场的新宠，或许在不远的将来将会取代传统激光器。  　　

    当前，我国光纤激光器市场才刚刚起步面临很多挑战。国外光纤激光大厂基本上都是从光纤起家的，国内多家研发单位都是激光器开发出身，在光纤技术方面缺乏基础，在一定程度上制约了技术的深入开发。当然我们也有难得的机遇。"十一五"期间，中国光纤激光器市场年需求在5000台以上，假如能突破关键技术，国产产品售价可控制在进口产品的60%以下，直接降低成本4亿元。  　　

    据《2011年中国光纤激光器行业分析调查研究报告》显示：光纤激光器可满足各方面的应用需求，在工商业、通信、军事、医学等方面都有很好的应用前景，因此光纤激光打标机的市场还潜在巨大的空间。我国光纤激光器机遇和挑战并存我们该如何面对呢？一方面需要打破行业隔阂，国内能够加强产学研方面的合作，让科研院所的成果能尽快产业化；另一方面是需要充分利用"世界工厂"的优势。细化分工，降低成本。最后一方面是尽管光纤激光器在效率、可靠性、高功率、高亮度和体积方面具有无可置疑的优点，但是目前它的某些缺点限制了它更广泛的应用。寻找其它技术突破口。

    国外公司牢牢占据着市场  国内厂商图谋破局  　　

    光纤激光器市场大致被北美、欧洲和亚洲这三个主要地区均分。市场增长迅速。IPG在光纤激光器的市场份额中占据统治地位，05年其占领光纤激光器市场的75%的份额。它能够自行制造许多核心部件。SPI激光器公司是另一个重要的光纤激光器专业供应商。IPG原来并不是主流激光器供应商，05年凭借光纤激光器方面的优势挤进了世界激光器供应商前10强。  　　

    国产光纤激光器面临着巨大挑战。国外光纤激光器厂商如雨后春笋般出现，相干、罗芬等激光器巨头为了发展光纤激光器，几乎每年都要收购一两家小公司。IPG的强大势力迫使其他光纤激光器供应商在市场的边缘寻找其它小而有利可图的市场。光纤激光器是未来新一代激光器技术的发展方向，它具有诸多优势，并且消除了常规固体激光器的不少缺点，但目前激光应用设备厂商对应用光纤激光器还是非常谨慎的。  　　

    面对国外大公司的垄断局面，国内公司和研发机构也在加紧研发和奋力追赶。06年底华北光电技术研究所采用新型掺镱光纤，研制出平均输出功率达1207W的光纤激光器；07年底上海光机所在2微米波段光纤激光器获得70W的功率输出；同期湖北华工科技成功研发出25W脉冲光纤激光器样机并准备近期实现产业化。  　　

    国内光纤激光器的研究始于上世纪90年代后期，南开大学在国内率先开展了光纤激光器方面的研究，随后上海光机所、中国兵装院、中电11所、西安光机所等单位在此方面进行了很多试验研究，但这些研究基本全都停留在实验室阶段，离产品化相去甚远。  　　

    武汉锐科光纤激光器有限责任公司由国家“千人计划”入选者闫大鹏博士于2007年在东湖高新区创办，注册资金6000万元，是中国首家且唯一研发并实现规模化生产光纤激光器的高科技企业。公司拥有多项世界领先的专利和专有技术，并获得国家科技支撑项目和重大专项项目的大力支持。公司目前拥有员工98人，具有博士学位8人、硕士学位10人、大专以上学历80人；其中研发人员30人；海外引进高层次人才3人，2人入选国家“千人计划”。  　　

    公司目前已经实现了400W以内连续和50W以内脉冲光纤激光器的批量生产，1000W连续光纤激光器也已完成中试，即将进入批量生产阶段。经过几年的发展，公司已成长为国内最大、世界第三大光纤激光器供应商，已具备年产2亿元人民币的生产规模，产品远销日本、韩国、印度、加拿大、西班牙、意大利等国家。

    机遇和挑战并存  我们该如何面对  　　

    目前国内的光纤激光器市场才刚刚起步，面临诸多挑战。目前国内只有华工科技一家公司能够生产光纤激光器。而且在技术上跟IPG仍有巨大差距。光纤激光器与光纤技术密切相关，国外大厂基本上都是从光纤起家的。目前国内多家研发单位都是激光器开发出身，在光纤技术方面缺乏基础，在一定程度上制约了技术的深入开发。  　　

    同时我们也有难得的机遇。据华工科技相关负责人透露，“十一五”期间，中国光纤激光器市场年需求在5000台以上，假如能突破关键技术，国产产品售价可控制在进口产品的60%以下，直接降低成本4亿元。  　　

    面对这挑战和机遇，我们该如何面对？笔者认为可以采取以下措施来应对：  　　

    一、 打破行业隔阂 加强产学研合作  　　

    激光器开发商与光纤生产商合作开发光纤激光器，引进我国最前沿的光纤技术，与长飞、烽火等光通讯企业展开密切合作，共同追赶国外厂商。建议有一定技术基础的光器件行业的光源厂商可向该领域渗透。同时我们也希望国内能够加强产学研方面的合作，让科研院所的成果能尽快产业化。  　　

    二、充分利用“世界工厂”的优势  　　

    作为“世界工厂”，国内对激光应用设备的需求增长强劲。特别是随着大族激光、华工科技等民族品牌的兴起，为国内激光器开辟了广阔的市场。我们可以跟这些设备厂商合作，共同发展。

    三、细化分工，降低成本  　　

    光纤激光技术发展初期专业化程度较低。制造商必须自己开发大多数关键技术，如CD光纤、组合器、光栅和泵源。随着市场的大规模化和透明度越来越高，引进一些专业化的公司，这些公司通过提供特定的元件或模块进入市场。发挥他们的特定优势开发激光器的某一模块而不是整个激光器。这样可大幅度降低市场进入门坎，降低材料成本。  　　

    四、寻找其它技术突破口  　　

    尽管光纤激光器在效率、可靠性、高功率、高亮度和体积方面具有无可置疑的优点，但是目前它的某些缺点限制了它更广泛的应用。当目前的主要供应商如IPG和SPI在集中发展它的高功率优点时，国内厂商可以考虑扩展光纤激光器在其他方面的应用，在他们还没涉足的领域寻找突破口。