铥激光光纤：开启2微米“人眼安全”医疗与工业的新纪元

在激光技术的竞技场上，一个以铥离子（Tm³⁺）为增益介质，工作在1.9-2.1微米神秘波段的光纤激光器家族正迅速崛起。其核心——铥掺杂光纤，正是驱动这场变革的“心脏”。相较于传统的主流激光，铥光纤激光器以其独特的波长和性能，正在医疗、工业等领域重塑标准。

一、原理与优势：为何是“2微米”？

铥激光光纤的神奇之处，源于铥离子在光纤玻璃基质中的能级跃迁，其产生激光的中心波长在1940纳米左右。这个波长恰好处在一个物理特性的“黄金交叉点”上：

1.水的吸收峰值：1940nm极为接近人体组织中水分子的一个主要吸收峰。这意味着激光能量能被组织表层的水分效率地吸收，从而带来极浅的穿透深度、精准的汽化切割和出色的即时止血效果，在手术中保护周围健康组织。

2.“人眼安全”波段：该波长属于大气传输窗口，且远离人眼视网膜敏感的可见光与近红外波段，被归类为“人眼安全”激光，大大降低了意外伤害的风险和系统使用的安全门槛。

3.全光纤结构的高效与稳健：与需要复杂光学对准的固体激光器（如传统的钬激光）不同，铥光纤激光器采用全光纤一体化设计。泵浦源（半导体激光器）、增益介质（铥光纤）、谐振腔（光纤光栅）全部通过光纤熔接相连，没有可移动的光学元件。这带来了电光转换效率（>30%）、免维护、抗电磁干扰、坚固耐用、光束质量近乎等一系列压倒性优势。

二、应用：从手术室到车间

这些优势正转化为实实在在的临床与工业效益。

医疗微创外科（尤其是泌尿外科）：这是铥光纤激光目前领域。在激光碎石术中，其高水吸收特性能使结石更快“粉末化”，且手术中结石后退位移小，极大提高了手术效率和安全性。在前列腺增生剜除术中，其优异的切割和止血能力，使手术更精准、出血更少、术后恢复更快。

工业精密加工：2微米激光能被许多塑料、聚合物高效吸收，同时又能被金属一定程度反射，这使得它在透明塑料焊接、精密高分子材料切割等方面优势，热影响区小，连接强度高。

科研与国防：该波段也是中红外激光的优良泵浦源，并在激光雷达、空间光通信和光电对抗等领域有重要应用潜力。

三、技术前沿与挑战

当前，高功率铥光纤激光器（连续输出可达千瓦级）是研发热点。为了追求更高功率和效率，双包层大模场掺铥光纤成为关键技术。它采用纤芯掺杂铥离子、内包层引导泵浦光的结构，极大地提升了泵浦光吸收效率和激光输出能力。国内如“长进激光”等企业已能提供此类高性能光纤。

尽管优势显著，铥激光技术的全面普及仍面临高功率下非线性效应抑制、特种光纤成本优化等挑战。但毋庸置疑，随着以哈尔滨工业大学等科研院所的持续创新和产业化推进，以铥激光光纤为核心的2微米激光技术，正在成为开启更精准、更安全、更高效医疗与工业加工新纪元的钥匙。