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    不管是医疗技能、电信范畴还有是航空航天范畴，很多工业部分对于高功率激光器的需求都于不停增加。用户存眷的是这些体系的成本效益及不变性。近来，德国弗劳恩霍夫激光技能研究所（Fraunhofer ILT）于高效且不变的高功率二极管激光器的研发方面，取患了庞大进展。从道理上讲，ILT已经经将光纤布拉格光栅的写入技能从光纤激光器范畴运用到了半导体激光器范畴。Sarah Klein博士于撰写博士论文时期开发了这一工艺，并依附此工艺于享有盛誉的雨果 盖格奖（Hugo Geiger Prize）评比中荣获三等奖。

图1：用一台超短脉冲激光器将FBG写入纤芯直径为 100 m的光纤中。

光纤布拉格光栅（FBG）能极年夜地降低光纤激光体系的繁杂水平。假如将光学光栅直接写入光纤中，它们就能代替外部谐振腔反射镜。如许一来，就无需再举行耗时的反射镜校准事情。直接光纤集成不仅降低了体系的繁杂水平、削减了受滋扰的可能性并降低了成本，并且所发射的激光辐射的亮度也显著提高。

光纤集成观点

2019 年，于德国联邦教诲与研究部（BMBF）资助的 EKOLAS 项目中，德国弗劳恩霍夫激光技能研究所（Fraunhofer ILT）介入开发了一种工艺，用在将光纤布拉格光栅（FBG）插入光纤内部，该项目中利用的是纤芯直径 6 m的单模光纤。

于 Laserline 公司的协调下，Fraunhofer ILT的项目团队乐成地利用超短脉冲（USP）激光器将FBG写入到了纤芯直径为 100 m的石英光纤中：于超短激光脉冲的作用下，质料会短暂融化，然后又迅速冷却，而且以这类方式处置惩罚的块状质料的光学特征会发生变化。引入的布局基在为此设计的叠加光波干预干与图样。

一根直径为 100 m的单一FBG，就足以将先前的外部谐振腔反射镜移至光纤内部，并于多个方面优化多模光纤激光器。研究职员Klein还有进一步将这项工艺运用到了光纤耦合的半导体激光器上。

不异的观点，差别的方针

于研究事情中，Klein不仅专注在多模光纤激光器，还有致力在优化用在泵浦固态激光器的半导体激光器。这就转变了研究方针。与光纤激光器差别，于这项运用中，FBG用在改善半导体激光器发射的光谱特征。

为了于光泵浦历程中提高激光增益介质的能级，需要用特定波长的光来引发该增益介质，以便增益介质能最好地接收引发光的能量。

然而，半导体激光器发射的是宽带辐射。是以，Klein提出了一个观点，专门用在减小半导体激光器发射的带宽并不变波长。一样，直接写入的FBG是这一要领的焦点。它确保所利用的高功率半导体激光器只发射所需要的波长。因为亮度的提高，输入到固态激光器中的能量效率提高了很多倍，是以成本效益也更高。对于在成本效益及能源效率日趋主要的工业运用来讲，这是一个巨年夜的上风！

繁杂的集成历程

Klein于弗劳恩霍夫协会的一个内部项目中继承完美这一工艺。及于 EKOLAS 项目中同样，她的方针也是于用作半导体激光器波导的多模光纤中写入光学光栅。她注释说： 凡是，激光技能的重点于在小型化。而于我的研究事情中，环境偏偏相反。 她必需将为6 m纤芯直径开发的超短脉冲工艺，运用到直径为 100 m的光纤上。这项事情的坚苦于在细节方面：无缝且切确地瞄准FBG段极为繁杂；此外，能量治理也极具挑战性。为了可以或许一步到位地于年夜患上多的多模光纤中写入浩繁光栅，理论上必需增长能量输入。然而，这个选项从一最先就被Klein解除了。

Klein经由过程于多个暴光历程中摆列十多个尺寸仅为 6 m的FBG，乐成应答了这一挑战。无缝操作很是主要。她先容说： 假如纤芯是有角度的几何外形，写入历程会轻易患上多。 就所需的精度而言，将FBG写入到最外边沿极为繁杂。然而，为了实现光栅的最年夜反射率，以天生高效的光纤激光器谐振腔布局，这类无缝精度是必不成少的，没有其他选择。

于将这一律念运用在半导体激光器的频率不变时，她专注在设计FBG的特征，使半导体激光器只发射所需要的波长。Klein再也不寻求使FBG的反射率最年夜化这一方针。相反，她专门调解了FBG的特征，以优化用在泵浦运用的半导体激光器发射的光谱特征。

图2：Sarah Klein依附一种用在多模激光器的FBG直写工艺，得到雨果 盖格奖（Hugo Geiger Prize）。

荣获雨果 盖格奖

因为立异的研究结果，Sarah Klein在 2025 年 2 月 19 日于享有盛誉的雨果 盖格奖（Hugo Geiger Prize）评比中荣获三等奖，该奖项由巴伐利亚自由州及弗劳恩霍夫协会每一年颁布一次，表扬于运用科学范畴取患上卓异成绩的青年研究职员。

到今朝为止，对于在多模激光器而言，FBG的光学设计和其于超短脉冲激光工艺中的直接写入险些未被研究。Klein的博士论文《用在多模高功率激光二极管及光纤激光器频率不变的光纤布拉格光栅》完全转变了这一近况。她说： 我很兴奋能得到这个主要奖项！这注解我将为单模光纤激光器成立的观点运用到其他激光束源的设法是准确的。

基在Klein的研究，将来多模二极管激光器可以省去外部光学元件，从而降低体系的繁杂水平、组装事情量、妨碍易发性及成本。与此同时，对于这些光束源举行光谱不变的新可能性扩展了它们的运用潜力，不管是作为高效的泵浦源，还有是作为通讯技能、传感器技能以和工业出产中直接激光质料加工的光束源。

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