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。可ke見jian，目mu前qian脈mai衝chong光guang纖xian激ji光guang器qi的de最zui大da輸shu出chu能neng量liang基ji本ben與yu飽bao和he能neng量liang相xiang當dang。飽bao和he能neng量liang之zhi上shang，脈mai衝chong仍reng然ran可ke以yi放fang大da，隻zhi是shi增zeng益yi會hui越yue來lai越yue小xiao
，慢man慢man趨qu近jin於yu零ling。以yi額e定ding功gong率lv30W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(zai)3C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)。

 

gengduodeshihou，weilefahuizuidamaichongnengliangdexiaoguo
，rujiguangqingxi
，keyirangjiguangqizhijiegongzuozaijianggonglvpinlvdian。zaiyixieyangpindedayangshiyanzhong
，yekeyixiancongjianggonglvpinlvdiankaishijinxingyanzheng，ruguonengdadaoxiaoguohuozhejiagongguotou，zeshidangjiangdinengliang，zhizhizhaodaomanzugongyiyaoqiudebianjiecanshu。

 

除了MOPA脈衝激光器，調Q激(ji)光(guang)器(qi)或(huo)者(zhe)超(chao)快(kuai)激(ji)光(guang)器(qi)很(hen)少(shao)提(ti)到(dao)降(jiang)功(gong)率(lv)頻(pin)率(lv)點(dian)，這(zhe)是(shi)因(yin)為(wei)這(zhe)類(lei)激(ji)光(guang)器(qi)隻(zhi)有(you)一(yi)個(ge)固(gu)定(ding)脈(mai)寬(kuan)
，並(bing)且(qie)隻(zhi)開(kai)放(fang)降(jiang)功(gong)率(lv)頻(pin)率(lv)點(dian)以(yi)上(shang)的(de)工(gong)作(zuo)頻(pin)段(duan)。比(bi)如(ru)，調(tiao)Q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。MOPAmaichongjiguangqidezhongpinketiaofanweida，qiezaijianggonglvpinlvdianxiakeyijibenbaozhengdanmaichongnenglianghefengzhigonglvbubianshiyigezhongyaodeyoushi
，zhengquezhangwohelinghuoyingyongzhezhongxingnengyoushiyouzhuyukehugenghaodifahuijiguangqidexingneng。