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光纤激光器原理及其关键技术

2013-09-03 00:04
黯影冰风
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  自从光纤激光器问世后,高功率光纤激光器成为激光领域最为活跃的研究方向之一。随着新型泵浦技术的采用和大功率半导体激光器制造工业的进一步发展成熟,光纤激光器得到了飞速发展。与传统的固体激光器相比,高功率光纤激光器具有结构简单、阈值低、散热性能好、转换效率高、光束质量好等优点。目前,受到广大科研工作和产业界专家们的极大关注。

  1、基本原理

  光纤激光的基本结构如图1所示。光纤激光器可以用光纤光栅来作为腔镜,从而实现全光纤结构。泵浦光从左边腔镜耦合进入增益光纤,泵浦光在包层内多次反射穿过掺杂纤芯,光纤具有足够的长度和掺杂离子的浓度等参数选择恰当,这样掺杂离子就能充分吸收泵浦光了。光纤激光器是一个波导型的谐振腔装置,光波的传输由光纤所担负,这种结构实际上就是Fabry-Perot谐振腔结构。光纤激光器实际上是一个波长转换器。在泵浦波长上光子被介质吸收,形成粒子数反转,最后在掺杂光纤介质中产生受激发射和输出激光。

  图1 光纤激光器基本结构示意图

  2、分类

  按增益介质的不同,光纤激光器可以分为掺杂光纤激光器和受激散射光纤激光器两大类。掺杂激光器的增益介质主要是稀土光纤,激光产生机制是受激辐射。受激散射光纤激光器的发光机制是非线性效应,主要是受激拉曼散射和受激布里渊散射。

  图2 光纤激光器结构示意图(a)线形腔  (b)环形腔

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