PG 光纤激光器技术的基本构件是光纤。光纤是由高度透明玻璃制成的长圆柱件。标准光纤芯径从几微米到几百微米，长度从几米到几千米。光纤长度与直径的巨大比值造就了众多独特的光纤特性。玻璃纤维是光波导管，光线能够在其中几乎无损失地包含和传播光线，损失可忽略不计。当满足总体内部全内反射条件时，光在光纤内部传播，经过穿透光纤壁的辐射损失可忽略不计。光纤分为无源和有源两种。无源光纤传输光线，而有源光纤通过在光纤芯内嵌入掺杂稀土金属离子的情况下将传播的光与泵浦激光混合实现放大。
泵浦二极管 IPG 一流的二极管泵浦技术利用了自身极为丰富的电信行业经验和技术投资。我们的单芯结二极管使用在电信领域已经证明的技术和工艺制造，各晶圆符合严格的电信行业标准，这将 IPG 的产品与使用短寿命二极管巴条和堆栈技术的其他工业泵产品区分开来。因此，IPG 单芯结二极管能提供更高的泵浦亮度，并且电光转换效率高达巴条堆栈泵浦的两倍。单芯结泵浦能够利用简单的水甚至强制风冷，相反，巴条堆栈需要使用高成本、低可靠性和使用高雅去离子水的高度复杂的微通道冷却器。 01 光纤的独特特性使其成为理想的有源增益介质和激光谐振腔材料。光纤灵活且易于处理。光纤的表面积体积比很大，便于散热，并且有助于避免热透镜效应。不同类型、成分和芯径的光纤可以拼接，组成复杂的光学系统，将泵浦源、光学放大和光束传输光纤结合，无需再利用自由空间光学技术，并由此避免了该技术存在的污染、损坏和/或对准问题等固有风险。光纤是非常灵活的介质，可用于各种设计选项和功能。特种光纤类型包括单模和多模光纤、光子晶体光纤和由光学特性在轴向和径向尺寸不同的多种材料组成的光纤。对 IPG 而言，尤其重要的是用于包层泵浦的光纤。这些光纤包含单模纤芯，用作有源增益介质，被较大直径的光波导管包覆，用于传播多模二极管泵浦光。 02 半导体二极管高效地将电泵浦能量转换为近红外光。单芯结二极管的功率有限（每个设备数瓦），亮度也有限。利用多种技术将多个二极管组合形成单一光束，由此提高功率，使组合输出功率从几十到几千瓦，但是二极管的亮度却难以实现相似的提升。现有的能将二极管调整到更高亮度的光束组合技术很复杂、昂贵并且损耗大，产生的光束质量也很有问题。IPG 光纤激光器是最高效的功率组合器和亮度转换器，能够产生完美的光束，以最低成本提供高达数千瓦的功率。 包层泵浦技术 在 IPG 独特的专利设计中，大面积单芯结二极管的多模输出被收集到纤芯直径仅有 100 微米的光纤内。利用 Valentin Gapontsev 博士和 Igor Samartsev 博士开发的侧面泵浦技术，多个泵浦二极管发出的光被高效地耦合进入有源增益光纤的包层。泵浦光在包层内进行多次反射，同时不断穿过单模纤芯，在纤芯中泵浦被稀土离子吸收和再次发射。这种简洁的机制以极高的效率将多模二极管光转换为单模光纤激光器光。 单发射泵优势 IPG 的单芯结二极管寿命超过 100,000 小时，比巴条方案的实测寿命长很多。与传统方案不同，频繁开关调制 IPG 二极管并不会影响预期寿命。IPG 泵浦遵循电信标准密封，因此不受最具侵蚀性的工业环境影响，包括潮湿、粉尘和振动。IPG 单芯结泵浦具有超高的可靠性，这在我们的实验室中得到证明 ，在现场实践中得到证实。 分布式单发射泵浦结构的优势 分布式单发射泵浦 IPG 使用分布式单芯结泵浦结构，没有巴条泵浦的缺点。单芯结泵浦组成各个独立元件的集合。与巴条泵浦相反，任何单芯结泵浦故障不会影响其他泵浦的性能与可靠性。分布式泵浦的优点包括可扩展性、模块化设计和灵活性、简单的热量管理、几乎不受限的泵浦冗余性以及方便的二极管更换。分布式泵浦无需光学对准，因此是唯一真正无需维护的泵浦解决方案 - 只有光纤激光器才能实现这种便利。 巴条泵浦 激光二极管巴条，也被称为整体激光二极管阵列，将多个发射器在大面积芯片上组合。一根二极管巴条上的发射器数量从 10 个到 100 个不等。巴条结构迫使所有发射器共享一个电源和热量管理系统。热电间的相互影响严重限制二极管巴条的使用寿命，并对其性能产生严重约束。巴条或堆栈的寿命通常受最弱的发射器或不可靠的微通道水冷系统限制。基于巴条的泵浦方案的不足正是驱动光纤激光器技术快速超越碟片或条形固态激光器的主要因素。
