光纖激光器簡介

光纖激光器簡介二、光纖激光器的結(jié)構(gòu)和類型光纖激光器的結(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構(gòu)成反饋腔。光纖激光器普遍采用光泵浦，泵浦被耦合進光纖，由于光纖纖芯很細，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。泵浦方式小功率LD端面泵浦.。采用一定的耦合系統(tǒng)將泵浦光會聚到較小的激光介質(zhì)表面,可以實現(xiàn)激光器表面處的高泵浦功率密度,實現(xiàn)對激光介質(zhì)的高效泵浦.這種小功率激光器的單模纖芯直徑只有 9um，它只能采用端面泵浦，無法承受太高的功率密度。同時單模纖芯對 LD的模式提出了嚴(yán)格的要求，只有單模光才可以耦合進纖芯進行有效泵浦，但是大功率單模 LD今無法實現(xiàn)，該種結(jié)構(gòu)一直局限于光通信領(lǐng)域。高功率泵浦.其中一個典型的結(jié)構(gòu)及時采用杈纖進行側(cè)面泵浦 ,其構(gòu)如圖諧振腔結(jié)構(gòu)線形腔DBRDBR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增強模式選擇。DFB光纖激光器. 是利用直接在稀土摻雜光纖寫入的光柵來構(gòu)成振腔的。環(huán)形腔光纖環(huán)形諧振腔的結(jié)構(gòu)如圖..增益介質(zhì)現(xiàn)在大部分的光線激光器都采用摻雜光纖作為增益介質(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波長具有很高的增益，對應(yīng)低損耗第三通信窗口，由于其潛在的應(yīng)用價值，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波長的通用源，Yb3+具有相當(dāng)寬的吸收帶（800-1064nm）以及相當(dāng)寬的發(fā)帶（970-1200nm），故泵浦源的選擇非常廣泛且泵浦源和激光都沒有受激態(tài)吸收。光纖激光器的類型按照光纖材料的種類，光纖激光器可分為：纖激光器和Nd3+:YAG單晶光纖激光器等。布里淵散射光纖激光器。土類元素離子使之激活，而制成光纖激光器。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。按照光纖結(jié)構(gòu)的種類，光纖激光器可分為：單包層光纖激光器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，對相關(guān)波長為單模；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，是泵光的通道，對泵浦光波長為多模；外包層由折射率比內(nèi)包層小的材料構(gòu)成；保護層由硬塑料包圍，起保護光纖的作用單包層光纖激光器雙包層光纖激光器按照激光輸出的時域特性，光纖激光器可分為：連續(xù)激光器脈沖激光器Q開關(guān)是調(diào)Q光纖激光器的核心器件,根據(jù)調(diào)Q激光器的基本原理,用Q開關(guān)時,有激光關(guān)鍵因素必須考慮:一是開關(guān)在高損狀態(tài)和低損狀態(tài)的消光比.二是開關(guān)時間應(yīng)該盡可能短.三是Q開關(guān)的插入損耗要盡量小,以獲得高峰值功率、高脈沖能量的輸出。目前使用廣泛的 Q開關(guān)主要分為非光纖型和全光纖型，非光纖型Q開關(guān)包括聲光Q開關(guān)、電光Q開關(guān)、可飽和吸收體等，全光纖型Q開關(guān)包括Sagnac環(huán)調(diào)Q、周期可調(diào)的光纖光柵調(diào)Q、光纖型可飽和吸收體調(diào)Q等。種子脈沖主振蕩放大(MOPA)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，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、信號增益和激勵介質(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)對光纖長度的限制和使泵浦光光纖激光器性能基本參數(shù)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、激射帶寬、脈沖寬度、調(diào)節(jié)范圍、指示激光波長光束輸出和隔離器特性光束輸出特性包括如下