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高功率光纤激光器最近几年来取得了快速发展，逐渐摆脱过去被人们所认为的是一种小功率器件、应用领域受到限制的观点,这得益于高功率，高亮度多模半导体泵浦激光器性能的提高和包层泵浦双包层光纤技术的出现。如今光纤激光器以光纤作为增益介质所具有的良好的散热特性以及高转换效率（>60％）的优点，高功率器件可广泛应用于工业加工，激光打标，军事，医疗以及光通信DWDM系统中。特别是工作波长可以在1060nm-1200nm高效率工作的以Yb3+离子掺杂在光纤纤芯中的高功率光纤激光器，是占据绝大多数激光加工领域的Nd:YAG激光器的竞争对手。光纤激光器是指以光纤为基质掺入某些激活离子做成工作物质，或者利用光纤本身的非线性效应制作成的一类激光器。光纤激光器作为一种新兴的激光技术，在技术和性能的优异性使得世界上很多国家都在开展光纤激光器的研究，2002年报道了实现135W单模光纤激光器。国内也有多家单位开展此方面的研究。上海光机所报道了4.9瓦的高功率双包层镱掺杂光纤激光器，而清华大学最近报道了实现10.8瓦的高功率光纤激光器输出，他们所采用的谐振腔都是在光纤外加介质镜实现的，利用外加介质镜作为谐振腔具有损耗大，光路调节困<WP=85>难以及结构复杂的缺点。本文主要对利用一对融接在有源光纤两端的光纤光栅作为激光器谐振腔，以大功率半导体激光器光纤耦合模块泵浦的高功率镱离子掺杂双包层光纤激光器进行了研究，获得了10.8瓦的光纤激光器近衍射受限单横模输出，输出波长1100.5nm，线宽为0.54nm。1实验方法及装置图1为实验装置示意图，在这个实验中采用了锥度光纤实现了光纤之间的低损耗连接，实验测定锥形光纤的传输效率为90％。双包层光纤纤芯掺杂为镱（Yb3+）离子，纤芯直径7um，内包层为准圆形结构（如图1中插图所示为光纤表面干涉图样），双包层光纤长度为20m。光纤的输出端放置准直透镜，准直光束进入光谱分析仪和功率计进行特性分析。光纤激光器的谐振腔是利用光纤光栅的反射特性实现的谐振腔，光纤光栅在大功率光纤激光器中的运用使得光纤激光器的结构更加简单，整体化。我们选用了一对光纤光栅构成谐振腔。构成前腔镜的光纤光栅的中心反射波长为1100nm，对泵浦光（970nm）的透射率为99％，构成后腔镜的光纤光栅对泵浦光的反射率为100％，对1100nm激射波长的反射率比较小，由于在光纤光栅经解理后的输出端存在4％的菲涅尔反射，因此后面的光纤光栅更象是一个窄带滤波器。2实验结果及讨论实验中大功率半导体激光光纤模块的输出光纤直径是400um，数值<WP=86>孔径是0.22。双包层光纤的内包层直径为210um，内包层与外包层之间的数值孔径为0.45。双包层光纤的内包层形状为准圆形，理论和实验验证准圆形形和其他非对称内包层结构一样有着非常高耦合效率，也有利于我们选用光纤融接技术来实现全光纤化结构。因此我们选择了锥形光纤的尺寸为：输入端光纤直径400um，数值孔径0.22。输出端的光纤直径为200um（略小于双包层光纤的内包层直径，保证有低的融接损耗）。光纤锥形区长度为2.5m，总长度为3.5m。用大芯径融接机将泵浦光纤耦合模块输出光纤，锥形光纤和双包层光纤融接起来，选用合适的紫外胶材料进行封装。我们选用的光纤泵浦模块采用循环水冷却系统，稳定温度在15oC，可以实现泵浦波长的稳定工作，输出中心波长在970nm。图2示为泵浦源输出功率随输入电流的关系曲线，其中泵浦功率是在锥形光纤的输出端测量的。可以看到，当输入电流为2.4A时，从锥形光纤输出的泵浦功率为18.6W。图3为双包层光纤激光器输出端的功率与输入泵浦电流的关系，在电流加至0.6A时，在输出端有光信号输出，逐渐增加工作电流，当电流为2.4A时光纤激光器获得最大输出功率为10.8W，计算得出光纤 <WP=87>激光器的斜效率为59％。将光纤输出经衰减器通过连接器输入光谱分析仪（光谱仪型号为AQ7010c）进行测量，如图4所示。中心波长为1100.5nm，半高全宽（FWHM）为0.54nm。同时实验中高功率工作时光纤输出光谱上长波长侧较远处出现几个较弱的次峰，这主要是由于我们光纤光栅末端有一段较长普通光纤的散射作用所致。图5中所示为用CCD监视器对经衰减后光纤输出端光束进行成像，可以看出光斑清晰轮廓，光束的能量主要集中在中间部分，是一种近衍射单横模受限的高斯光束分布。结论 光栅激光器是目前高功率光纤激光器领域研究的热点之一。本文报道了利用半导体激光器光纤耦合模块进行了高功率双包层镱Yb3+光纤激光器的实验研究，该光纤激光器谐振腔是利用在双包层光纤两端融接的一对光纤光栅实现的，采用的双包层光纤为内包层结构为准圆形的掺镱Yb3+离子的石英光纤，采用的泵浦源为中心波长为970nm的半导体激光光纤输出模块，在泵浦源电流达到2.4A时，获得了10.8瓦的光纤激光器单横模输出，输出波长1100.5nm，峰值半宽（FWHM）为0.54nm，激光器斜效率59％。这种全光纤结构紧凑，更利于产品化。