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整机结构
近日，FM Photonics（深圳市飞米激光技术有限公司）宣布拥有完全自主知识产品的、属于中国人自己的“窄线宽光纤激光器”研制成功，并已实现规模化生产。
窄线宽光纤激光器是指激光以腔内振动单一纵模的形式输出，其特征是激光光谱线宽非常狭窄，最高可达到10-15nm，比现有窄线宽DFB激光器的线宽还要窄两个数量级，比目前光通信网络中DWDM信号光源的线宽要窄5～6个数量级。窄线宽单纵模光纤激光器可以保证激光具有极好的相干特性，其相干长度可达100百公里以上。窄线宽光纤激光器在超高精度激光雷达、船舶水听器、航天器对接、卫星间通信及光纤通信领域具有极其广泛的应用。但中国在该领域属于纯进口国，市面上所见的窄线宽激光器几乎全是国外进口。
FM Photonics的核心技术起源于华南理工大学光通信材料研究，该项目属于国家211工程和985工程的重点工程，共申请国家发明专利14项，被刘颂豪院士为组长的鉴定专家组鉴定为国际领先水平，代表着中国先进激光技术，填补了中国在该领域的空白，在诸多重大民用和军用系统中提供了中国芯的有力保障。
FM Photonics的光纤激光器具有如下独特的性能
1、光谱线宽〈3Khz
2、波长1.5um或1.0um
3、输出功率10mW-150mW（无需放大）
4、相对强度噪声-120dB/Hz
5、边模抑制比>65dB
6、信噪比>65dB
该种激光器主要应用于：
1、石油管道光纤传感
3、声学传感、水听器
4、激光雷达、测距、遥感
5、相干光通信
6、激光光谱学、大气吸收测量
7、激光种子源
光纤激光器由于抽运阈值功率低、转换效率高、散热好、可调谐范围宽、耦合效率高（与现有光纤通信系统和光纤传感系统完全兼容）、结构紧凑等优点，成为当前激光领域研究的焦点。根据美 著名激光行业期刊《 LaserFocusWorld》的预测，光纤激光器的需求将按每年20％以上的速 递增，到2020年光纤激光器将占整个激光器市场份额的50％以上。据统计，2008年全世界激光产品的销售额已经突破100 亿美元，预计未来5 年有几百亿甚至上千亿美元的光纤激光产品的市场现实需求及难以估计的市场需求潜力。光纤激光器在经济建设和防军事发展等方面将逐步占据主导地位。
在光纤激光器中，具有极窄输出线宽的单频光纤激光器是激光器发展的重要方向之一。单纵模窄线宽光纤激光器是指激光以腔内振动单一纵模的形式输出，其特征是激光光谱线宽非常狭窄，最高可达到10-8 nm，比现有窄线宽DFB 激光器的线宽还要窄两个数量级，比目前光通信网络中DWDM信号光源的线宽要窄5～6个数量级。窄线宽单纵模光纤激光器可以保证激光具有极好的相干特性，其相干 可达数百公里。窄线宽光纤激光 器可望在超高精 和超远距离激光测距、光纤传感及光纤通信领域具有极其广泛的应用前景：
（1）：目前大多数激光测距仪是基于脉冲激光的光时域反射原理，即通过测量激光脉冲发射和经目标反射回接收器的时间差进行测距，这种测量的精 一般为1-10 米，测量距离（军用）仅有10-20 公里。这主要受限于激光的脉冲宽 ，激光脉冲越短，测量精 就越高，但同时激光线宽也大大增加，增大了探测的噪声，迅速降低了动态探测距离。如果利用单纵模光纤激光器作为探测光源，基于频率调制连续波技术和光波相干原理，则 能实现几百公里、精 小于1米的探测。
（2）：对于光纤传感，同样可以利用频率调制连续波技术和光波相干原理，实现超高精 、超远距离以及微弱信号的测量。如图1所示，单纵模窄线宽光纤激光的一部分被耦合进一个有固定反射率的参考臂中，该参考臂充当本地振荡器 LO），另一根光纤充当传感光纤。从传感光纤反射回来的激光与来自本地振荡器的参考光一起混频产生一个光拍频，该拍频与它经 的时间延迟差相对应，传感 光纤上远处的信息就可以通过测量拍频来获取。利用这种技术进行探 测，可实现敏感 -100dB 百亿分之一）的信号测量。基于单纵模窄线宽光纤激光器的光纤传感技术，可广泛应用于石油天然气管道的泄漏监测 全球现有500 万公里石油天然气管道，目前依靠人工巡逻的方式进行监测）、电力系统的输电损耗监测（由于当前的高压线路缺乏精确的温压力探测，每年损失电能上千亿美元）、核电站的安全监测 未来（主要能源之一）、油井的温 和压力实时监控等。
（3）：另外，在光纤通信中，目前商用光源的激光线宽为0.2 nm （20 dB），尽管DWDM 技术的应用大大提高了信息传输的信道数，但由于信号光源激光线宽的限制，其在C波段也仅有80 信道。为了适应当前和未来社会对于海量信息传输和处理的要求，需要不断拓展光纤的带宽（ 如，当前世界各 正在研究的超宽带（S+C+L）光传输技术）。利用单纵模窄线宽光纤激光器作为通信光源，为我们解决该问题提供了另一种技术途径。单纵模窄线宽光纤激光的线宽仅为目前商用通信光源线宽的十万分之一，这可以大大减少信道的宽 和信道之间的间距，仅在C波段就可以将光纤通信的信道数提高几个数量级，此外，该激光器极窄的线宽减小了传输过程中光纤的色散，更有利于远距离传输。
窄线宽光纤激光器巨大的潜在市场和广阔的应用前景引起了世界各 的广泛关注，美 、英 、丹麦、加拿大、澳大利亚、德 等西方发达 家相继投入了大量人、财、物力开展了大量研究工作。2005 年，美 某一公司推出了基于新 光纤材料的窄线宽光纤激光器，其输出功率可达几百毫瓦，是当时最好的窄线宽光纤激光器输出功率的上百倍。2008 年，华南理工大学光通信材料研究主持的市科技攻关计划重点项目“单纵模光纤激光器的研制”取得重要突破，成功研制出输出功率大于230 mW、输出线宽小于2 kHz 的单频窄线宽光纤激光 器，该研究成果的关键技术被刘颂豪院士为组 的鉴定专家组鉴定为 际领先水平。由于高性能单纵模窄线宽光纤激光器在军事等敏感领域有着广阔的应用需求， 外在核心技术和核心材料方面对我 实行禁运，产品进 口受到限制，研究研制并建设发展具有我 自主知识产权的单纵模、窄线宽光纤激光器及设备生产线具有极其重要的意义。
中国人自己的窄线宽光纤激光器，圳市飞米激光技术有限公司，是中国第一家自主研制生产窄线宽光纤激光器的高科技企业。
激光器中最核心的技术 高掺杂特种光纤，是由华南理工大学光通信材料研究所耗时8 年、总投入超过2000 万元攻关研制而成，属于国家“211工程”和“985 工程”的重点项目，共申请国家发明专利达14 项。该特种光纤材料，能形成更短的激光谐 腔，从而实现更窄的光谱线宽和避免跳模现象，整体性能达到国际先进水平。
该款激光器完全由中国人自己研究、设计、生产，拥有完全的自主知识产权，掌握了最核心的材料技术，是中国在光纤激光技术的又一重大突破，填补国内空白。中国人的超窄线宽单频光纤激光器荣获日内瓦国际发明展银奖
近日，华南理工大学四项科技成果荣获第三十八届日内瓦国际发明展奖。其中，杨中民教授、徐善辉副教授、张伟南实验师负责的超窄线宽单频光纤激光器”成果获银奖。超窄线宽单频光纤激光器”实现了超高精度、超远距离及超高敏感度的测量，成功发展出一系列高精端领域的应用。
单频光纤激光器在过去的二十年得到了长足发展，其在高分辨感应、相 光通信、雷达等领域有着广泛应用。在众多获得单频光纤激光器的途径中，利用分布布拉格反射镜是较为常用的一种，利用此方法可得到窄线宽、低噪音、集成化程度很高的单频光纤激光器。之前该小组已经报道了最高输出功率为200mW，线宽小于2KHz的单频光纤激光器，但是该激光器总长度为5cm，且很容易以多纵膜模式运转。通过提高光纤的掺杂浓度等途径，该小组将之前的实验结果大幅度改善，不仅可以实现单纵膜输出，增益介质长度变短，激光器本身的集成化程度也得到了提高。
据了解，日内瓦国际发明展是目前世界上规模最大、连续举办历史最长的发明博览 ，每年展出上千种包括能源环保、机械制造、信息电子、教育卫生和艺术休闲等领域的新发明、新产品、新技术、新服务，是名副其实的高质量的发明创造展。它为参展的个人、企业和机构提供了一个与投资商、制造商和销售商直接接触的国际平台。据统计，每届发明展有45％的展出项目能找到商业化生产的合作伙伴。
