此前，德國弗勞恩霍夫應(yīng)用光學(xué)與精密工程研究所的研究人員向外界表示，他們已經(jīng)制造出一種銩光纖激光器，其輸出功率可達1.91kW，幾乎是典型輸出功率的兩倍。由Till Walbaum領(lǐng)導(dǎo)的耶拿團隊利用光譜光束組合技術(shù)（這也是一種用于激光武器研發(fā)的技術(shù)），提高了波長在2030nm-2050nm之間的發(fā)光系統(tǒng)的輸出功率。

雖然銩激光器已經(jīng)應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域，特別是泌尿外科（IPG Photonics公司已經(jīng)開發(fā)出一種用于治療腎結(jié)石的銩光纖激光器），但這些波長預(yù)計將特別適用于未來的自由空間光學(xué)衛(wèi)星鏈路，因為它具有大氣衰減低和對眼睛更安全的優(yōu)點。Walbaum談到：我們的目標是優(yōu)化技術(shù)基礎(chǔ)，從而通過可靠的單個光源達到更高的性能水平。

這些組合光柵由研究團隊自行制造，是銩光纖激光器實現(xiàn)更高功率輸出的關(guān)鍵

組合光柵
在光譜光束技術(shù)中，略有不同的激光波長以微妙的不同角度照射到光柵上，從而通過衍射將每個光源組合成一束光。弗勞恩霍夫的研究團隊對此解釋說：這不僅提高了光纖激光系統(tǒng)的性能，而且還保持了光束質(zhì)量，從而使激光束具有良好的聚焦能力。他們還指出，以前的系統(tǒng)在高功率水平下已經(jīng)達到了物理極限，主要原因是組合和激光效率過低導(dǎo)致過熱。

為了解決這個問題，Walbaum及其同事設(shè)計了更高效的單個光源和改進的冷卻系統(tǒng)，例如在光纖之間使用“冷拼接”技術(shù)，以實現(xiàn)低損耗耦合和更好的溫度調(diào)節(jié)。另一項重要的研發(fā)成果是一種定制的衍射光柵，據(jù)說其效率超過95%，而且熱性能極佳。

20kW目標
耶拿集團的Friedrich Möller說：組合光柵是系統(tǒng)的核心。到目前為止，光柵和二向色鏡等用于波長2 µm左右的光學(xué)組合元件只能用于幾百瓦的激光功率。然而，研究所已經(jīng)開發(fā)出一種特殊的衍射光柵，它也能在具有挑戰(zhàn)性的參數(shù)條件下在數(shù)千瓦的區(qū)域內(nèi)出色工作。它可以實現(xiàn)低損耗光束組合，總體效率超過90%，是下一步性能飛躍的基礎(chǔ)。

Walbaum補充說：我們已經(jīng)為實現(xiàn)性能和可靠性更高的激光系統(tǒng)，創(chuàng)造了技術(shù)先決條件。下一個重大挑戰(zhàn)是將激光器的功率提升至20kW的水平。除了泌尿外科和自由空間通信外，高性能銩光纖激光器還可用于聚合物材料加工。與工作波長在1μm左右的傳統(tǒng)光纖激光器相比，這種激光源可提高眼睛的安全性，因為2微米的散射光很容易被角膜吸收，不會射入視網(wǎng)膜。