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纳秒量级脉冲光纤激光器研究进展分析

2012-12-29 00:36
月城清浅
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  MOPA结构最终输出的脉冲光束质量取决于种子源,所以其优势还在于可以选取具有高斜效率和良好脉冲输出特性的种子源进行后端功率放大,利用不同纤芯模场的增益光纤逐级放大功率也是有效缓解光纤内非线性效应以及热损伤的一种方法。

  2.3 关键技术

  以上三种获取纳秒量级脉冲的结构,归纳起来其共同关键技术可从以下几方面考虑:

  1)脉冲控制。影响脉冲能量的因素有AOM 的衍射损耗、纤芯模场面积、掺杂激活离子的上能级寿命和Q开关的调制深度。其中激活离子上能级寿命对振荡过程中要采用多大的重复频率的影响,需要视脉冲能量而选定。

  2)抽运方式的选择。有侧面和端面抽运两种方法,侧面抽运对工艺要求较高,效率往往很高。端面抽运效率,在图1装置中取决于耦合系统,一般采用非球面镜,图2装置中取决于熔接损耗的控制。端面抽运又有前向、后向和双向抽运三种方式,不同方式对激光器最终的输出特性产生影响,实际实验中采用哪种还依赖于不同的脉冲重复频率。

  3)熔接技术。装置2和3中各器件均采用尾纤与增益光纤熔接而成,全光纤型固然有优势,但熔接是一个难题,尤其是不同形状、尺寸的双包层光纤或者光子晶体光纤的熔接,必须保证工艺精度控制其损耗,否则抽运效率大大降低。

  4)模式控制。对于采用大模场面积光纤的激光器,改善激光光束质量需要对横模进行控制。国内外用于进行模式选择的方法有光纤弯曲、拉锥、增益控制和腔镜选模。其中直接可行的办法是光纤弯曲法,相对于基模,高阶模对弯曲更为敏感,将光纤弯曲在半径不至太小的范围内,高阶模的损耗随着弯曲半径的减小而增大,故此可以抑制高阶模进而优化光束质量。所以选取合适的弯曲半径是关键,但光纤的弯曲对于激光波长也可能存在影响。

  5)非线性效应的抑制。非线性效应的产生不仅影响脉冲的光束质量,还可能降低输出功率。这些年,一些新的技术相继提出,分别从几何结构、材料成分、制作工艺、工作条件等方面对增益光纤进行了改进。

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