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多芯光纤激光器的研究

2013-04-04 01:56
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  3.2、利用无芯光纤全光纤法进行模式选择

  自由空间的塔尔伯特腔和无掺杂带涂层反射镜的全光纤谐振腔都可以进行超模选择,但自由空间的塔尔伯特腔的结构中反射镜体积较大并且间缝中存在空气,如图5所示。

                                                                           图5 自由空间的塔尔伯特腔

  无掺杂带涂层反射镜的全光纤谐振腔是把一个多模的无掺杂光纤与掺杂的多芯光纤结合在一起。在这个结构作用下,受限的超模光进入带涂层的无掺杂光纤部分,并被反馈耦合到多模光纤中,如图6所示。

  图6 无掺杂带涂层反射镜的全光纤谐振腔

  以前的全光纤法对多芯光纤激光器进行锁相时,不同相的超模用环形波导或光纤反射镜来选择,而同相位超模作为一个脉冲的高斯激光输出。最近,L. Li 和A. Schülzgen等人提出了一种新型紧凑的只震荡在同相位模的全光纤多芯光纤激光器。整个光纤器件的长度大约只有10cm。在这个集成的光纤器件中,多模无芯光纤与掺杂的多芯光纤结合,同相位模由这个结构选择出来。这个模型不仅显著简化了谐振腔的几何结构,还使激光的输出更稳定更强。

  以此结构19芯光纤为例,长约10cm的19芯光纤作为增益介质,其纤芯是重掺杂了Er3+和Yb3+离子,确保足够的泵浦激励。19芯光纤的一端接一段多模无芯光纤,19芯光纤的另一端接975nm的LD泵源。泵源通过一段表面涂有一个带宽1.5μm反射膜的多模无芯光纤耦合到19芯光纤里。

  利用自由空间塔尔伯特谐振腔锁模的多芯光纤激光器斜效率(输出光功率与泵浦电流的比值)只有不到5%,而采用全光纤谐振腔的斜效率最高可以达到20%。

  同时,无芯光纤的长度对全光纤谐振腔选模有影响。实验表明,当无芯光纤的长度小于临界长度(1660μm左右)时,全光纤谐振腔选模特性和自由空间塔尔伯特谐振腔选模特型相同,而当无芯光纤的长度超过临界长度时,光纤的多模干涉效应就会占主导地位,选模特性会大为改变。

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