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光纤激光器的前世今生

导读: 光纤激光器是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器,光纤激光器可在光纤放大器的基础上开发出来。

  光纤激光器定义

  光纤激光器是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器,光纤激光器可在光纤放大器的基础上开发出来:在泵浦光的作用下光纤内极易形成高功率密度,造成激光工作物质的激光能级“粒子数反转”,当适当加入正反馈回路(构成谐振腔)便可形成激光振荡输出。

  光纤激光器应用范围非常广泛,包括激光光纤通讯、激光空间远距通讯、工业造船、汽车制造、激光雕刻激光打标激光切割、印刷制辊、金属非金属钻孔/切割/焊接(铜焊、淬水、包层以及深度焊接)、军事国防安全、医疗器械仪器设备、大型基础建设,作为其他激光器的泵浦源等等。

  光纤激光器发展史

  早期对激光器的研制主要集中在研究短脉冲的输出和可调谐波长范围的扩展方面。今天,密集波分复用(DWDM)和光时分复用技术的飞速发展及日益进步加速和刺激着多波长光纤激光器技术、超连续光纤激光器等的进步。同时,多波长光纤激光器和超连续光纤激光器的出现,则为低成本地实现Tb/s的DWDM或OTDM传输提供理想的解决方案。就其实现的技术途径来看,采用EDFA放大的自发辐射、飞秒脉冲技术、超发光二极管等技术均见报道。

  目前国内外对于光纤激光器的研究方向和热点主要集中在高功率光纤激光器、高功率光子晶体光纤激光器、窄线宽可调谐光纤激光器、多波长光纤激光器、非线性效应光纤激光器和超短脉冲光纤激光器等几个方面。

  1962年世界上第一个GaAs半导体激光器问世以来,已有四十余年的历史,现在半导体激光器已广泛地应用于激光通信、光盘存储、激光检测等领域。

  随着半导体激光器连续输出功率的日益提高,其应用范围也不断扩大,其中大功率半导体激光器泵浦的固体激光器(DPSSL)是它最大的应用领域之一。这一技术综合了半导体激光器与固体激光器的优点,不仅将半导体激光器的波长转换为固体激光器的波长,而且伴随光束质量的改善和光谱线宽的压缩,以及实现脉冲输出等。半导体激光器体积小、重量轻,直接电子注入具有很高的量子效率,可以通过调整组份和控制温度得到不同的波长与固体激光材料的吸收波长相匹配,但它本身的光束质量较差,且两个方向不对称,横模特性也不尽理想。而固体激光器的输出光束质量较高,有很高的时间和空间相干性,光谱线宽与光束发散角比半导体激光小几个量级。对于DPSSL,是吸收波长短的高能量光子,转化为波长较长的低能量光子,这样总有一部分能量以无辐射跃迁的方式转换为热。这部分热能量将如何从块状激光介质中散发、排除成为半导体泵浦固体激光器的关键技术。为此,人们开始探索增大散热面积的方法。

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