高功率光纖激光技術在21世紀以來取得了飛速發展，成為激光與光電子學領域的研究熱點和行業應用的前沿。本文將深入探討高功率光纖激光的現狀與未來發展趨勢。

    高功率光纖激光的現狀
    功率指標的“滯漲”現象
    從功率指標來看，部分高功率光纖激光數據似乎出現了一定程度的“滯漲”。例如，1萬瓦級單模摻鐿光纖激光在2009年就已實現，1千瓦級摻銩光纖激光在2010年實現，300瓦級鉺鐿共摻光纖激光在2007年實現，2018年實現了600瓦級多模激光。這些數據表明，單純從功率指標上看，技術水平提升并不明顯。

    不同視角下的發展
    1.線寬視角：按照輸出線寬分類，高功率光纖激光可分為單頻激光、窄線寬激光、常規線寬激光、寬譜激光和超寬譜激光等五種類型。與10年前相比，單頻光纖激光從300瓦級提升至1千瓦級，窄線寬光纖激光從2千瓦級提升至7千瓦級，寬譜激光從千瓦級提升至6千瓦級，超寬譜激光從400瓦級提升至1千瓦級，呈現出對稱性發展。
    2.偏振角度：2017年，作者所在課題組對不同類型的線偏振光纖激光最高輸出功率進行初步統計，發現很多類型的線偏振激光與對應的隨機偏振激光的最高輸出功率比值約為1:2或者1:3。當前，除常規線寬激光類型外，其余類型的線偏振激光與隨機偏振激光最高輸出功率基本一致，表明線偏振高功率激光取得了高速發展。
    3.功率定標放大潛力：科研人員通過摻鐿光纖、多組分光纖、摻磷光纖等技術，將量子虧損降低至1%左右，輸出功率從毫瓦級提升至千瓦級，為提升單束激光的輸出功率提供了新思路。

    高功率光纖激光的發展趨勢
    科學邊界的探索
    1.極限波長：在摻雜光纖的發射譜范圍內實現高功率激光輸出是典型場景，但在“非舒適區”實現高功率輸出是研究人員追求的目標。例如，IPGPhotonics公司2020年報道在1007nm、1010nm和1018nm中心波長分別實現0.75kW、0.90kW、1.33kW全光纖結構單模高功率輸出。
    2.極短脈沖：科研人員在不斷探索高功率超短脈沖的脈寬極限。例如，MaxBorn研究所等單位聯合課題組2019年報道實現10fs級脈寬、300W級高平均功率光纖激光輸出。

    關鍵技術的突破
    1.極長傳輸：受非線性效應等因素影響，高功率光纖激光的傳輸難度較大。近年來，研究人員在微結構光纖等關鍵技術上取得重要突破，實現基于反諧振光纖的千瓦單模激光千米傳輸等代表性結果，為長距離能量輸運等奠定了技術基礎。
    2.極多功能：隨著光纖制備和光纖器件的創新改進、光電子等技術的廣泛應用，激光時空特性的編輯能力逐步提升，激光器的功能日益多元，單機多用的能力逐步呈現。

    自身性能的提升
    1.極其緊湊：研究人員高度關注激光器體積、重量、穩定度等性能的提升。例如，采用相變儲能和相變制冷組合的溫控方式，對激光器進行光學、電學和溫控一體化設計，使激光器質量減小超過60%，體積減小近90%。
    2.極為可靠：科研人員不斷拓寬光纖激光的溫度范圍，使其能在極端溫度條件下正常工作。例如，已有在零下20到零上50均能正常工作的高功率摻銩光纖激光，在室溫、極端溫度（零下40或零上50）和振動（加速度為1.5g）環境下能保持快速鎖模自啟動和重復頻率鎖定功能的皮秒脈沖光纖激光器的報道。

    應用范圍的拓展
    1.極端環境：科研人員不斷拓寬光纖激光的溫度范圍，使其能在極端溫度條件下正常工作。例如，已有在零下20到零上50均能正常工作的高功率摻銩光纖激光，在室溫、極端溫度（零下40或零上50）和振動（加速度為1.5g）環境下能保持快速鎖模自啟動和重復頻率鎖定功能的皮秒脈沖光纖激光器的報道。
    2.極高功率：面向100mm以上厚板切割等應用需求，研究人員通過光束合成的方式快速提高光纖激光系統的輸出功率。在2023年6月到9月這短短3個月時間內，已經有4家單位研發了輸出功率超過150kW的激光系統，最高輸出功率已經超過200kW。

    高功率光纖激光技術正處于高速發展的狀態，未來將繼續在科學邊界探索、關鍵技術突破、自身性能提升和應用范圍拓展等方面取得重要進展。要深入推進和實現相關目標，需要基礎理論、激光加工、光纖器件、設計軟件、儀器設備、合成技術等多方面繼續取得突破。