Мощные волоконные лазеры: современное состояние и перспективы развития [Приглашённый обзор]

За последнее десятилетие мощность излучения волоконных источников с легированием редкоземельными элементами резко возросла благодаря использованию волоконных архитектур с накачкой через оболочку, что привело к созданию широкого ряда волоконных устройств с выдающимися характеристиками по мощности излучения, качеству пучка, общей эффективности, а также гибкости в отношении рабочей длины волны и формата излучения. Этот успех в области мощных лазеров в значительной степени обусловлен геометрией волокна, обеспечивающей высокую устойчивость к воздействию тепла, выделяемого в сердцевине, и эффективное преобразование излучения диодной накачки сравнительно низкой яркости в лазерное излучение высокой яркости. В настоящей работе рассматривается современный уровень развития непрерывного и импульсного режимов работы волоконных лазеров, легированных иттербием, которые в настоящее время являются предпочтительной активной средой для волоконных лазеров и наиболее развитыми с точки зрения достижения высокой мощности. Далее рассматриваются современное состояние и проблемы расширения данной технологии на другие редкоземельные легирующие элементы и соответствующие рабочие длины волн. В работе также выявляются ключевые факторы, ограничивающие характеристики волоконных лазеров в различных режимах работы, в частности управление тепловыми процессами, оптическая нелинейность и повреждение. Наконец, обсуждаются предполагаемые направления развития технологии лазеров накачки, конструкции и изготовления волокон, архитектурных решений и функциональных возможностей в предстоящее десятилетие, а также их последствия для характеристик волоконных лазеров и их внедрения в промышленности и научной сфере.