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光纤激光器原理、特点及趋势

2012-08-09 04:32
夜隼008
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  双包层光纤激光器以其高输出功率、低阈值、高效率、窄线宽和可调谐等显著优势,越来越受到人们的青睐。

  双包层光纤是一种特殊结构的光纤,是双包层光纤激光器的核心,其结构如图1所示。

双包层光纤结构示意图

图1 双包层光纤结构示意图

  双包层掺杂光纤由纤芯、内包层、外包层和保护层四个层次组成。内包层的作用:一是包绕纤芯,将激光辐射限制在纤芯内;二是将泵浦光耦合到内包层,使之在内包层和外包层之间来回反射,多次穿过单模纤芯被其吸收。在双包层结构中,泵浦光的吸收率和内包层的几何形状和纤芯在包层结构中的位置有关。此外,泵浦光被掺杂稀土离子的吸收率正比于内包层和外包层的面积比。

  双包层光纤激光器采用包层泵浦技术,利用高功率二极管阵列对双包层光纤进行有效地泵浦。多模泵浦光在双包层光纤的内包层中传输,纤芯的掺杂稀土离子吸收多模泵浦光并辐射出单模激光,将高功率、低亮度的泵浦光转换成衍射极限的,单模强激光输出。双包层光纤的独特结构使得泵浦光不必耦合到单模纤芯内,而是耦合到内包层中,极大地提高了耦合效率和入纤泵浦功率。再加上光纤所具有的高表面积/体积比,从而有效地消除了限制高功率激光器的激光介质热效应问题。双包层光纤激光激光器以其小巧灵活、全固化、低阈值以及有着衍射极限的光束质量等显著优点越来越受到人们的喜爱。双包层光纤与传统的单模光纤的区别在于,通过设计光纤结构和选择合适的材料-----内包层。以大功率多模激光器为泵浦源,通过包层泵浦技术将多模泵浦光耦合进入内包层。当泵浦光沿光纤内包层的纵向传播时将多次穿越纤芯,并逐渐被稀土离子所吸收,从而产生激光效应。光线在双包层光纤中的传播过程如图2所示。

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