工業(yè)光纖激光器市場發(fā)展迅猛，未來五到十年這種勢頭將繼續(xù)保持，作為其核心部件的半導(dǎo)體激光器需要重新審視。

中低功率光纖激光器市場競爭激烈，高功率光纖激光器市場亟待開發(fā)。

隨著中低功率光纖激光器（輸出功率1500瓦以下）的產(chǎn)品同質(zhì)化日益嚴(yán)重，市場競爭日漸激烈，不少技術(shù)領(lǐng)先的光纖激光器廠家紛紛開始將目光投向高功率光纖激光器（輸出功率1500瓦以上）市場，希望獲得更大的成功。以往使用915nm波段的半導(dǎo)體激光器作為光纖激光器的泵浦源，盡管915nm激光器存在0.3nm/℃的波長溫度漂移系數(shù)，由于增益有源光纖在915nm波段的吸收峰較寬，激光器泵浦源受環(huán)境溫度影響的中心波長漂移對增益光纖的吸收效率影響不大，光纖激光器整機(jī)對工作環(huán)境溫度不敏感。因此915nm波段泵浦方案在中低功率光纖激光器市場得到廣泛認(rèn)可。

915nm波段泵浦方案在高功率光纖激光器開發(fā)中存在局限。

在設(shè)計(jì)高功率光纖激光器方案時(shí)，按以往的思路使用915nm泵浦源的弊端開始凸顯。由于在915nm波段增益有源光纖的吸收效率低，為達(dá)到整機(jī)光纖激光器輸出更高功率目的，在技術(shù)上要求使用更高的915nm泵浦功率和更長的有源光纖，這將導(dǎo)致開發(fā)者不得不面對光纖非線性效應(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)輸出功率超過一定水平時(shí)，915nm泵浦方案將變得極為復(fù)雜而最終失效。因此高功率光纖激光器需要更加有效的工業(yè)泵浦方案。

使用長光華芯976nm泵浦源的光纖激光器光光轉(zhuǎn)化效率可達(dá)85%。

使用976nm波段泵浦方案將很好得解決上述在高功率光纖激光器開發(fā)中將面臨的問題。增益有源光纖對976nm波段泵浦光的吸收效率是915nm波段泵浦光的2-3倍（如圖1）：由于吸收效率更高，增益有源光纖長度更短，光纖非線性效應(yīng)更低，同樣也節(jié)約了部分材料成本。

圖1摻鐿光纖吸收與激射光譜

在同樣的泵浦功率輸入情況下，經(jīng)在光纖激光器行業(yè)領(lǐng)先的多家第三方驗(yàn)證，光光轉(zhuǎn)換效率在更換長光華芯的非波長鎖定976nm泵源后在工作條件下增加了10%，達(dá)到了85%（如圖2）：這意味著開發(fā)者在對泵浦光的投資回報(bào)率提高了10%，在利潤彌足珍貴的今天，這將會(huì)是巨大競爭優(yōu)勢。

圖2 915/976nm泵浦摻鐿光纖斜效率對比

976nm芯片相比915nm芯片具有更高可靠性。

就半導(dǎo)體激光器本身而言，976nm波段芯片比915nm波段芯片更可靠，預(yù)期壽命更長。盡管GaAs外延晶體材料在915nm波段有稍好的光電轉(zhuǎn)換效率，由于976nm波長更長，光子能量更低，提高了高亮度半導(dǎo)體激光芯片在大電流工作條件下的腔面損傷閾值。換句話說，976nm波段芯片相對915nm波段芯片發(fā)生腔面光學(xué)災(zāi)變性損傷（COD）的概率更低，芯片本身更加可靠。因此作為核心器件的976nm波段半導(dǎo)體激光器泵浦源也提高了光纖激光器整機(jī)的可靠性和預(yù)期壽命。

以往976nm泵浦源應(yīng)用于工業(yè)光纖激光器，整機(jī)受環(huán)境溫度影響大。

在科研市場，使用976nm開發(fā)高功率乃至萬瓦級的光纖激光器應(yīng)用已比較成熟。在工業(yè)市場，976nm泵浦源開發(fā)高功率光纖激光器才剛開始普及。

以往制約976nm泵浦源工業(yè)應(yīng)用的原因主要還是增益有源光纖在976nm波段的吸收峰較窄：在工作環(huán)境溫度變化時(shí)，泵浦源中心波長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)性能指標(biāo)波動(dòng)。工業(yè)使用環(huán)境復(fù)雜，過去中低功率光纖激光器中往往采用風(fēng)冷對泵浦源進(jìn)行冷卻，溫度控制能力有限。作為妥協(xié)，開發(fā)者主動(dòng)或被迫采用了吸收峰較寬，但吸收效率更低的915nm波段，來降低環(huán)境溫度變化對整機(jī)性能的影響。采用VBG波長鎖定的976nm泵浦源由于成本偏高，一般用于科研目的，大規(guī)模工業(yè)推廣尚不被接受。

現(xiàn)在976nm泵浦源應(yīng)用于高功率光纖激光器已無技術(shù)障礙，方案已經(jīng)批量驗(yàn)證。

不同的是，高功率光纖激光器基本使用工業(yè)水冷機(jī)進(jìn)行強(qiáng)制水循環(huán)制冷，即使使用非波長鎖定的976nm泵浦源，現(xiàn)有水冷機(jī)的制冷功率、溫度控制水平和使用成本已經(jīng)完全滿足了光纖激光器對泵浦源溫度控制的要求。由于976nm波段有更高的光光轉(zhuǎn)換效率，激光器整機(jī)排熱量更少，事實(shí)上系統(tǒng)熱管理的壓力更小。

經(jīng)過一年半在多家第三方處的應(yīng)用示范驗(yàn)證表明，工業(yè)市場高光纖激光器使用長光華芯的非波長鎖定976nm泵浦源，不存在技術(shù)與成本上的應(yīng)用障礙，環(huán)境溫度對系統(tǒng)整機(jī)性能上的影響微弱可控，在性價(jià)比上具有強(qiáng)大的競爭優(yōu)勢。

長光華芯976nm泵浦源指標(biāo)先進(jìn)，性能穩(wěn)定可靠，通過市場驗(yàn)證，批量供應(yīng)市場。

圖3 135μm 160W測試數(shù)據(jù)

圖4 105μm 130W測試數(shù)據(jù)

圖5 200μm 800W測試數(shù)據(jù)

圖6 105μm 130W 波長鎖定測試數(shù)據(jù)

長光華芯的高亮度976nm光纖耦合模塊，采用長光華芯量產(chǎn)的976nm單管芯片，通過精密的光學(xué)封裝和嚴(yán)苛的工藝過程控制，實(shí)現(xiàn)高亮度的光纖耦合輸出：目前105μm光纖最高輸出160瓦（如圖4），135μm光纖最高輸出200瓦（如圖3），200μm光纖最高可達(dá)800瓦（如圖5），實(shí)際NA測試95%達(dá)0.18；中心波長可以控制在±2個(gè)納米，光譜寬度小于5納米。經(jīng)過近兩年的市場培育驗(yàn)證與持續(xù)迭代改進(jìn)，該系列976nm產(chǎn)品已經(jīng)在穩(wěn)定大批量供應(yīng)光纖激光器市場。長光華芯也提供波長鎖定的976nm光纖耦合模塊，105μm光纖最高輸出130瓦（如圖6），實(shí)際NA測試95%小于0.18。

976nm泵浦方案優(yōu)勢明顯，逐步將成為市場主流。

總之，976nm波段半導(dǎo)體激光器應(yīng)用于工業(yè)市場高功率光纖激光器，由于消除了光纖非線性效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了近85%的光光轉(zhuǎn)換效率，整機(jī)系統(tǒng)受環(huán)境溫度影響微弱，半導(dǎo)體激光器本身可靠性更高等諸多優(yōu)點(diǎn)，將越來越受到重視和歡迎。從長遠(yuǎn)來看，隨著976nm光纖耦合模塊的規(guī)模應(yīng)用，相信產(chǎn)品技術(shù)水平會(huì)不斷提高，在元器件上實(shí)現(xiàn)低成本的976nm波長鎖定也將會(huì)成為現(xiàn)實(shí)。