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光纤激光器原理与特性详解 一、简介 光纤激光器，英文名称为 Fiber Laser，是一种以掺稀土元素的玻璃 光纤为增益介质来产生激光输出的装置。光纤激光器可在光纤放大 器的基础上进行开发，由于光纤激光器中光纤纤芯很细，因此在泵 浦光作用下，光纤内部功率密度高，使得激光能级出现“粒子数反 转”现象，在此基础上，再通过正反馈回路构成谐振腔，便可在输 出处形成激光振荡。 二、结构 光纤激光器的结构类似于传统的固体激光器、气体激光器，主要由 泵浦源、增益介质、谐振腔三大部分构成，如下图所示。其中，泵 浦源一般为高功率的半导体激光器，增益介质为掺稀土元素的玻璃 光纤，谐振腔由耦合器或光纤光栅等构成。 三、原理 在上图中，由泵浦源发出的泵浦光通过一面反射镜耦合进入增益介 质中，由于增益介质为掺稀土元素光纤，因此泵浦光被吸收，吸收 了光子能量的稀土离子发生能级跃迁并实现粒子数反转，反转后的 粒子经过谐振腔，由激发态跃迁回基态，释放能量，并形成稳定的 激光输出。 四、特点 特点一：由于光纤纤芯直径小，在纤芯内容易形成高功率密度，因 此光纤激光器具有较高的转换效率、较低的阙值、较高的增益、较 窄的线宽、且可方便高效的实现与当前光纤通信系统的连接。 特点二：由于光纤具有很好的柔绕性，因此光纤激光器具有小巧灵 活、结构紧凑、性价比较高、且更易于系统的集成的特点。 特点三：与传统的固体激光器、气体激光器相比，光纤激光器的能 量转换效率较高、结构较紧凑、可靠性高、且适合大批量的生产。 特点四：与半导体激光器相比，光纤激光器的单色性较好、调制时 可产生较小的啁啾和畸变、且与光纤的耦合损耗较小。 和半导体激光器相比，光纤激光器的优越性主要体现在：光纤激光 器是波导式结构，可容强泵浦，具有高增益、转换效率高、阈值低、 输出光束质量好、线宽窄、结构简单、可靠性高等特性，易于实现 和光纤的耦合。 我们可以从不同的角度对光纤激光器进行分类，如根据光纤激光器 的谐振腔采用的结构可以将其分为 Fabry-Perot 腔和环行腔两大类。 也可根据输出波长数目将其分为单波长和多波长等。 对于不同类型光纤激光器的特性主要应考虑以下几点： (1)阈值应越低越好; (2)输出功率与抽运光功率的线性要好; (3)输出偏振态; (4)模式结构; (5)能量转换效率; (6)激光器工作波长等。 【编辑推荐】 10G 以太网激光优化多模
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