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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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  由于采用双包层光纤的特殊结构,双包层光纤激光器除了具有结构简单、体积小、散热性好、输出激光光束质量好等一些光纤激光器的优点外,还有着一些独特的优点:

  (1) 双包层光纤作为波导介质,纤芯直径非常小,在纤芯内限制了极少数的激光模式,很容易形成高功率密度,且内包层结构能保证大功率半导体泵浦,因而可以提高泵浦效率,实现高增益。双包层光纤的特殊结构降低了激光器的工作阈值,提高了泵浦光转换效率。纤芯的几何尺寸限制了在光纤内传输的光的模式,选择适合的增益光纤就可以使激光实现单模运转,同时保证输出光束的质量。

  (2) 由于双包层光纤具有很高的“表面积/体积”比,散热效果好,环境温度允许在-20~70摄氏度,无需庞大的水冷系统,高功率运转时也需要风冷。冷却系统的简化降低了激光器的成本,极大地提高了激光器的稳定性和工作寿命,平均无故障时间在10000h甚至100000h以上。又由于双包层光纤具有良好的柔性,双包层光纤激光器可以设计得相当小巧、结构紧凑、易于集成,可以在高冲击、强振动、高温度、有灰尘等相对恶劣的环境中工作,特别适用于对功率要求较高的特殊环境。

  (3) 双包层光纤激光器具有良好的光谱特性。通过改变双包层光纤纤芯内的掺杂物质或者掺杂物质的组分(如镱/钕共掺),可以实现不同波长的激光输出。同时对于某单一掺杂物质,输出的光谱特性也受到基质材料的影响。

  (4) 双包层光纤激光器本质上是一种光纤器件,因此,它能以较高的耦合效率与目前的光纤通信系统中的光纤器件(如光纤耦合器、光纤反射镜、光纤光栅、光纤放大器、波分复用器等)连接。将光纤激光器用在现有的通信系统上,可以支持更高的传输速率,也是未来高码率密集波分复用系统以及未来相干通信的基础。

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