光纖激光器簡(jiǎn)介

1、光纖激光器簡(jiǎn)介二、光纖激光器的結(jié)構(gòu)和類(lèi)型1.光纖激光器的結(jié)構(gòu)要產(chǎn)生激光，必須具備工作介質(zhì)、泵浦源和諧振腔這三個(gè)基本條件。光纖激光器一般是采用摻雜光纖作為工作介質(zhì)，以光纖光柵、光纖環(huán)形鏡或光纖端面等作為反射鏡來(lái)構(gòu)成反饋腔。光纖激光器普遍采用光泵浦，泵浦被耦合進(jìn)光纖，由于光纖纖芯很細(xì)，在泵浦光的作用下光纖內(nèi)容易形成高功率密度，造成激光工作介質(zhì)的能級(jí)上“粒子數(shù)反轉(zhuǎn)”，再加上合適的反饋裝置構(gòu)成諧振腔，就能夠產(chǎn)生激光振蕩。1.1 泵浦方式(1小功率LD端面泵浦.。采用一定的耦合系統(tǒng)將泵浦光會(huì)聚到較小的激光介質(zhì)表面,可以實(shí)現(xiàn)激光器表面處的高泵浦功率密度,實(shí)現(xiàn)對(duì)激光介質(zhì)的高效泵浦.這種小功率激光器的單模纖芯

2、直徑只有9um，它只能采用端面泵浦，無(wú)法承受太高的功率密度。同時(shí)單模纖芯對(duì)LD的模式提出了嚴(yán)格的要求，只有單模光才可以耦合進(jìn)纖芯進(jìn)行有效泵浦，但是大功率單模LD至今無(wú)法實(shí)現(xiàn)，該種結(jié)構(gòu)一直局限于光通信領(lǐng)域。(2高功率泵浦.其中一個(gè)典型的結(jié)構(gòu)及時(shí)采用杈纖進(jìn)行側(cè)面泵浦,其結(jié)構(gòu)如圖1.2 諧振腔結(jié)構(gòu)(1線形腔a. DBR光線激光器. DBR光纖激光器使用兩個(gè)較高反射率的光纖光柵作為反射鏡，將其置于摻雜光纖的兩端，構(gòu)成線形激光諧振腔來(lái)增強(qiáng)模式選擇。b.DFB光纖激光器. 是利用直接在稀土摻雜光纖寫(xiě)入的光柵來(lái)構(gòu)成諧振腔的。(2環(huán)形腔光纖環(huán)形諧振腔的結(jié)構(gòu)如圖.1.3增益介質(zhì)現(xiàn)在大部分的光線激光器都采用摻雜光

3、纖作為增益介質(zhì)。目前,比較成熟的有源光纖中摻入的稀土離子有Er3+、Nd3+、Yb3+。摻鉺光纖在1.55um波長(zhǎng)具有很高的增益，對(duì)應(yīng)低損耗第三通信窗口，由于其潛在的應(yīng)用價(jià)值，摻鉺光纖激光器發(fā)展十分迅速。摻鐿光纖激光器是1.0-1.2um波長(zhǎng)的通用源，Yb3+具有相當(dāng)寬的吸收帶（800-1064nm）以及相當(dāng)寬的激發(fā)帶（970-1200nm），故泵浦源的選擇非常廣泛且泵浦源和激光都沒(méi)有受激態(tài)吸收。2.光纖激光器的類(lèi)型2.1 按照光纖材料的種類(lèi)，光纖激光器可分為：(1 晶體光纖激光器。工作物質(zhì)是激光晶體光纖，主要有紅寶石單晶光纖激光器和Nd3+:YAG單晶光纖激光器等。(2 非線性光學(xué)型光纖激光

4、器。主要有受激喇曼散射光纖激光器和受激布里淵散射光纖激光器。(3 稀土類(lèi)摻雜光纖激光器。光纖的基質(zhì)材料是玻璃，向光纖中摻雜稀土類(lèi)元素離子使之激活，而制成光纖激光器。(4 塑料光纖激光器。向塑料光纖芯部或包層內(nèi)摻入激光染料而制成光纖激光器。2.2 按照光纖結(jié)構(gòu)的種類(lèi)，光纖激光器可分為：(1 單包層光纖激光器(2 雙包層光纖激光器雙包層光纖由纖芯、內(nèi)包層、外包層、保護(hù)層四部分組成。纖芯由摻稀土元素的SiO2組成，是激光振蕩的通道，對(duì)相關(guān)波長(zhǎng)為單模；內(nèi)包層由橫向尺寸和數(shù)值孔徑比纖芯大得多，折射率比纖芯小的SiO2組成，是泵浦光的通道，對(duì)泵浦光波長(zhǎng)為多模；外包層由折射率比內(nèi)包層小的材料構(gòu)成；保護(hù)層由硬

5、塑料包圍，起保護(hù)光纖的作用單包層光纖激光器雙包層光纖激光器2.3 按照激光輸出的時(shí)域特性，光纖激光器可分為：(1連續(xù)激光器(2脈沖激光器種子脈沖主振蕩放大(MOPA光線激光器.種子源振蕩放大光纖激光器的單脈沖能量較高、平均輸出功率較大、調(diào)諧范圍廣、光束質(zhì)量好，是一種比較理想的脈沖輸出激光器。通常由鎖模激光器或調(diào)Q激光器得到，放大增益介質(zhì)為摻稀土雙包層光纖。光纖中超短脈沖的放受可提取能量限制，可提取能量又由飽和能量閾值、信號(hào)增益和激勵(lì)介質(zhì)的面積決定。為盡可能地提高功率，必須解決光線中非線性效應(yīng)對(duì)光纖長(zhǎng)度的限制和使泵浦光吸收更充分需要較長(zhǎng)光纖之間的矛盾，增大纖芯直徑是比較好的解決辦法。光纖激光器性能基本參數(shù)(1光學(xué)性能光學(xué)性能包括以下參數(shù)：操作模式、偏振態(tài)、最大的平均輸出功率、脈沖重復(fù)頻率、脈沖能量、中心發(fā)射波長(zhǎng)、激射帶寬、脈沖寬度、調(diào)節(jié)范圍、指示激光波長(zhǎng)(2光束輸出和隔離器特性光束輸出特性包括如下