1.4 LD光纤耦合技术

　　大功率光纤激光器一般采用光纤耦合输出的LD作为泵浦源。LD的输出光束在垂直于结平面(快轴)方向和平行于结平面(慢轴)方向是非对称的，光参数积相差几百甚至上千倍，光束质量很不均衡，这样的光束不可能通过传统的成像光学系统聚焦成对称的小光斑耦合到光纤中，必须先采用特殊的光学器件对光束进行整形，实现两个方向光束质量的均衡。

　　LD与光纤耦合的方案概括起来可分为两大类：(1)采用分立的小型或微型光学元件构成的耦合系统；(2)采用在光纤端面制作成微透镜的耦合系统。LD的电光效率仅能达到40％左右，大部分的能量都转化成热能，而温度对LD中心波长等性能的影响是很大的，因此制冷对其非常重要。对于大功率光纤激光器来说，由于光纤具有良好的散热特性，激光器的制冷主要是针对泵浦源考虑。而随着泵浦合束器技术的发展和LD功率的不断提高，已经不再采用需要水冷却的Bar条或堆栈结构的大功率LD作泵浦，小功率的LD通过N×l光纤合束器合束就可以提供很高的泵浦能量。

　　2 脉冲型光纤激光器

　　目前，大功率光纤激光器已实现窄线宽、单偏振、波长可调谐和脉冲运转等方式，而实现脉冲运转主要通过主振荡功率放大器(MOPA)、调Q和锁模等方案。具有高能量(mJ)、高峰值功率(kW)、高重复频率(kHZ)、高亮度(近衍射极限)的光纤激光器已得到广泛应用。

　　通过双包层光纤获得高光束质量高能量脉冲普遍采用的方法是主振荡器提供种子脉冲，然后注入到双包层光纤MOPA模块中来获得，主振荡光脉冲放大的关键是选择合适的主振荡器(MO)和吸收效率高的增益介质。一种更为简单的方法是采用调Q技术即直接在双包层光纤激光腔内插入调Q器件，来获得高峰值功率高能量的激光脉冲。光纤型Q开关有光纤Mach—Zehnder干涉仪、光纤Michelson干涉仪和利用光纤的受激布里渊散射(SBS)被动调Q等。根据锁模方式不同，锁模光纤激光器可分为主动锁模和被动锁模。由于主动锁模调制能力有限，限制了锁模脉冲的宽度，脉冲宽度通常为飞秒量级。被动锁模或自锁模光纤激光器是利用光纤或其他元件中的非线性光学效应实现锁模的，激光器结构简单，在一定条件下不需要插入任何调制元件就可以实现自启动锁模工作。通常自启动被动锁模光纤激光器可以输出fs量级的超短脉冲。

　　超短脉冲激光技术在激光制导、激光卫星定位、激光受控热核反应、强场物理等很多领域都有着重要应用。可输出超短脉冲的光纤激光器主要有锁模环形光纤激光器、光纤光栅激光器和超连续脉冲发生器。2002年，L．Lefort和A．Albert等人提出一种低噪声展宽脉冲掺镱光纤激光器，采用光纤和光栅分别提供正负色散，在腔内交替的对光脉冲进行展宽和压缩，该方案在1056 nm处获得了平均功率3 mW，脉宽为108 fs的脉冲。1996年，Fermann等人采用腔内插入2个用于控制脉冲宽度的啁啾光纤光栅被动锁模激光器，获得了最大平均功率为170 mW，脉宽为4ps的超短脉冲。近年，光子晶体光纤(photonic crystal fiber，PCF)凭借其特殊的色散特性和非线性结构，吸引了人们极大的研究兴趣。与传统光纤相比，PCF能够在波长低于1．3 μm时获得反常色散，同时保持单模，这种奇异的色散特性为短波长光孤子传输提供了可能，也为超短脉冲激光器提供了一种新型的光纤材料。2005年，德国Friedrich_Schiller大学的研究人员采用大模面积(LMA)光纤技术与非线性脉冲压缩结合的方法，在LMA—PCF中产生了中心波长为1038 nm、重复频率为73 MHz的50 fs光脉冲。