如圖1所(suo)示(shi)，除(chu)了(le)泵(beng)浦(pu)受(shou)激(ji)吸(xi)收(shou)和(he)信(xin)號(hao)受(shou)激(ji)發(fa)射(she)，激(ji)發(fa)態(tai)的(de)離(li)子(zi)還(hai)會(hui)通(tong)過(guo)自(zi)發(fa)輻(fu)射(she)不(bu)斷(duan)損(sun)耗(hao)
，因(yin)此(ci)儲(chu)能(neng)不(bu)可(ke)能(neng)無(wu)限(xian)增(zeng)加(jia)，限(xian)製(zhi)通(tong)光(guang)方(fang)向(xiang)橫(heng)截(jie)麵(mian)儲(chu)能(neng)密(mi)度(du)的(de)物(wu)理(li)量(liang)稱(cheng)為(wei)飽(bao)和(he)通(tong)量(liang)（Fsat）
，主要由信號激光頻率（v）位置的吸收截麵（ σabs）和發射截麵（σem）決定。飽和通量與光纖通光麵積（Af）的乘積即為飽和能量（Esat）。物理上Esat是使激光增益下降到小信號增益的1／e（～37％）時對應的輸入脈衝能量。

 

 

 

當信號脈衝能量遠低於Esat時激光增益高，激光器工作在小信號放大區，大於Esat時激光增益下降逐漸趨於零，激光器工作在飽和放大區。在摻鐿光纖激光器中
，1064nm位置的吸收截麵和發射截麵分別為0.0064pm2和0.3978pm2

，對20μm纖芯的光纖，飽和能量約為0.6mJ左右，對30μm纖芯的光纖
，飽和能量約為1.3mJ左右，對100μm這種超大模場光纖
，飽和能量則為14.5mJ。kejian
，muqianmaichongguangxianjiguangqidezuidashuchunengliangjibenyubaohenengliangxiangdang。baohenengliangzhishang

，maichongrengrankeyifangda，zhishizengyihuiyuelaiyuexiao，manmanqujinyuling。yiedinggonglv30W的脈衝激光器估算，典型的光光效率為60％
，即需要的泵浦光功率為50W
，915nm到1064nm的量子效率為86％，則完成2mJ的儲能需要的時間為2mJ／86％／50W ＝ 46μs。以46μs作為脈衝周期，則對應的頻率為22kHz。

 

實際上，在MOPA脈衝激光器中，一般隻有200nsyishangdechangmaichongcainengdadaobiaochengdezuidanengliangshuchu
，maikuanyueduan，zuidashuchunengliangyuexiao。tongdengnengliangxia，maikuanyueduan
，fengzhigonglvyuegao
，erfengzhigonglvgaochuyidingyuzhi
，huizaiguangxianzhongyinqixianzhudefeixianxingxiaoying
，yinciMOPA激光器除了限製最大脈衝能量，還有一個重要的限製就是峰值功率
，典型值為10kW。

 

常規MOPA光纖激光器中，常見的非線性效應包括自相位調製（SPM）
、交叉相位調製（XPM）、四波混頻（FWM）和受激拉曼散射（SRS）等(deng)。這(zhe)些(xie)非(fei)線(xian)性(xing)效(xiao)應(ying)的(de)直(zhi)接(jie)後(hou)果(guo)就(jiu)是(shi)導(dao)致(zhi)光(guang)譜(pu)展(zhan)寬(kuan)
，光(guang)譜(pu)過(guo)寬(kuan)的(de)激(ji)光(guang)經(jing)過(guo)未(wei)作(zuo)消(xiao)色(se)差(cha)設(she)計(ji)的(de)光(guang)學(xue)係(xi)統(tong)，不(bu)同(tong)波(bo)長(chang)的(de)焦(jiao)點(dian)位(wei)置(zhi)和(he)焦(jiao)斑(ban)大(da)小(xiao)都(dou)不(bu)相(xiang)同(tong)
，直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)加(jia)工(gong)效(xiao)果(guo)。另(ling)外(wai)，非(fei)線(xian)性(xing)效(xiao)應(ying)還(hai)可(ke)能(neng)導(dao)致(zhi)激(ji)光(guang)器(qi)的(de)光(guang)束(shu)質(zhi)量(liang)劣(lie)化(hua)和(he)物(wu)理(li)損(sun)傷(shang)。通(tong)過(guo)合(he)理(li)優(you)化(hua)激(ji)光(guang)器(qi)設(she)計(ji)方(fang)案(an)和(he)器(qi)件(jian)選(xuan)型(xing)，光(guang)至(zhi)科(ke)技(ji)可(ke)以(yi)為(wei)用(yong)戶(hu)定(ding)製(zhi)遠(yuan)高(gao)於(yu)常(chang)規(gui)機(ji)型(xing)峰(feng)值(zhi)功(gong)率(lv)的(de)激(ji)光(guang)器(qi)。

 

 

圖2 脈衝激光器降功率頻率點示意圖

 

如圖2所示
，脈衝激光器降功率頻率點的意義歸納如下：

 

（1）激光器最大工作頻率（fmax）以下，降功率頻率點（f0）以上，激光器可以工作在最大平均功率（Pmax），此段輸出的脈衝能量（E）等於Pmax／f，頻率越高
，單脈衝能量越低。

 

（2）降功率頻率點以下，激光器可輸出的最高功率（P）隨實際工作重頻近似呈線性下降
，即P ＝ Pmax＊f／f0，例如，工作重頻降低為降功率頻率點的一半，對應的最高輸出功率隻有額定功率的一半，而單脈衝能量E ＝ P ／ f ＝ Pmax ／ f0，也(ye)就(jiu)是(shi)單(dan)脈(mai)衝(chong)能(neng)量(liang)與(yu)降(jiang)功(gong)率(lv)頻(pin)率(lv)點(dian)以(yi)上(shang)工(gong)作(zuo)時(shi)相(xiang)比(bi)基(ji)本(ben)保(bao)持(chi)不(bu)變(bian)。需(xu)要(yao)指(zhi)出(chu)的(de)是(shi)，這(zhe)種(zhong)線(xian)性(xing)隻(zhi)是(shi)近(jin)似(si)的(de)，實(shi)際(ji)的(de)情(qing)況(kuang)可(ke)能(neng)更(geng)為(wei)複(fu)雜(za)，但(dan)是(shi)作(zuo)為(wei)簡(jian)單(dan)估(gu)計(ji)是(shi)足(zu)夠(gou)的(de)。

 

（3）長脈衝的降功率頻率點小於短脈衝對應的降功率頻率
，例如光至科技的YFL－PN－GM－80－L型激光器，250ns以上對應的降功率頻率點為53kHz，而脈衝越短，則降功率頻率點越大。這是因為受限於峰值功率
，長脈衝可提取的單脈衝能量更高。

 

實shi際ji的de工gong藝yi優you化hua過guo程cheng中zhong，什shen麼me時shi候hou會hui用yong到dao降jiang功gong率lv頻pin率lv點dian以yi下xia的de重zhong頻pin參can數shu呢ne？簡jian單dan來lai講jiang，就jiu是shi要yao脈mai衝chong能neng量liang或huo者zhe峰feng值zhi功gong率lv而er不bu要yao過guo高gao平ping均jun功gong率lv的de場chang合he
，即ji要yao單dan脈mai衝chong能neng量liang或huo峰feng值zhi功gong率lv保bao證zheng加jia工gong效xiao果guo，但dan是shi又you要yao降jiang低di平ping均jun功gong率lv以yi避bi免mian過guo度du的de熱re效xiao應ying。例li如ru，在zai3C產(chan)品(pin)加(jia)工(gong)中(zhong)經(jing)常(chang)用(yong)到(dao)的(de)陽(yang)極(ji)氧(yang)化(hua)鋁(lv)薄(bo)板(ban)破(po)除(chu)氧(yang)化(hua)層(ceng)的(de)工(gong)藝(yi)中(zhong)，需(xu)要(yao)一(yi)定(ding)的(de)脈(mai)衝(chong)能(neng)量(liang)以(yi)破(po)壞(huai)氧(yang)化(hua)層(ceng)，但(dan)是(shi)如(ru)果(guo)平(ping)均(jun)功(gong)率(lv)過(guo)高(gao)，熱(re)效(xiao)應(ying)會(hui)導(dao)致(zhi)材(cai)料(liao)變(bian)形(xing)，背(bei)麵(mian)形(xing)成(cheng)凸(tu)包(bao)。

 

更geng多duo的de時shi候hou，為wei了le發fa揮hui最zui大da脈mai衝chong能neng量liang的de效xiao果guo，如ru激ji光guang清qing洗xi
，可ke以yi讓rang激ji光guang器qi直zhi接jie工gong作zuo在zai降jiang功gong率lv頻pin率lv點dian。在zai一yi些xie樣yang品pin的de打da樣yang實shi驗yan中zhong，也ye可ke以yi先xian從cong降jiang功gong率lv頻pin率lv點dian開kai始shi進jin行xing驗yan證zheng
，如ru果guo能neng達da到dao效xiao果guo或huo者zhe加jia工gong過guo頭tou，則ze適shi當dang降jiang低di能neng量liang，直zhi至zhi找zhao到dao滿man足zu工gong藝yi要yao求qiu的de邊bian界jie參can數shu。

 

除了MOPA脈衝激光器
，調Qjiguangqihuozhechaokuaijiguangqihenshaotidaojianggonglvpinlvdian
，zheshiyinweizheleijiguangqizhiyouyigegudingmaikuan，bingqiezhikaifangjianggonglvpinlvdianyishangdegongzuopinduan。biru

，tiaoQ激光器一般工作在30kHz到80kHz

，而超快激光器則工作在100kH到1MHz，這裏的頻率下限也接近於此類激光器的降功率頻率點。MOPA脈(mai)衝(chong)激(ji)光(guang)器(qi)的(de)重(zhong)頻(pin)可(ke)調(tiao)範(fan)圍(wei)大(da)
，且(qie)在(zai)降(jiang)功(gong)率(lv)頻(pin)率(lv)點(dian)下(xia)可(ke)以(yi)基(ji)本(ben)保(bao)證(zheng)單(dan)脈(mai)衝(chong)能(neng)量(liang)和(he)峰(feng)值(zhi)功(gong)率(lv)不(bu)變(bian)是(shi)一(yi)個(ge)重(zhong)要(yao)的(de)優(you)勢(shi)，正(zheng)確(que)掌(zhang)握(wo)和(he)靈(ling)活(huo)應(ying)用(yong)這(zhe)種(zhong)性(xing)能(neng)優(you)勢(shi)有(you)助(zhu)於(yu)客(ke)戶(hu)更(geng)好(hao)地(di)發(fa)揮(hui)激(ji)光(guang)器(qi)的(de)性(xing)能(neng)。