光纤激光器利用掺杂稀土元素的光纤研制成的光纤放大器给光波技术领域带来了革命性的变化。由于任何光放大器都可通过恰当的反馈机制形成激光器，因此光纤激光器可在光纤放大器的基础上开发。目前开发研制的光纤激光器主要采用掺稀土元素的光纤作为增益介质。

光纤激光器原理

光纤激光器原理应用

由于光纤激光器中光纤纤芯很细，在泵浦光的作用下光纤内极易形成高功率密度，造成激光工作物质的激光能级“粒子数反转”。因此，当适当加入正反馈回路（构成谐振腔）便可形成激光振荡。另外由于光纤基质具有很宽的荧光谱，因此，光纤激光器一般都可做成可调谐的，非常适合于WDM系统应用。

与普通激光器一样,光纤激光器也由工作物质、谐振腔和泵浦源组成,如图所示。一般的光纤激光器大多是在光纤放大器的基础上发展起来的。它是利用掺杂稀土元素的光纤,再加上一个恰当的反馈机制便形成了光纤激光器。掺杂稀土元素的光纤就充当了光纤激光器的增益介质。在光纤激光器中有一根非常细的光纤纤芯,由于外泵浦光的作用,在光纤内便很容易形成高功率密度,从而引起激光工作物质能级的粒子数反转,从纤芯输出激光。依据掺杂离子(如Er3+、Yb3+、Nd3+ 等)特性的不同,工作物质吸收不同波长泵浦光而激射出特定波长的激光。由于掺Yb光纤具有宽吸收谱、宽增益带和调谐范围宽等优点,目前高功率光纤激光器, 大多采用掺Yb3+(或Er,Yb共掺)光纤。

光纤激光器的发展历史

早在 20 世纪 60 年代 ,掺稀土元素光纤激光器伴随着激光技术的研究得以发展 ,但受早期光纤损耗太大的限制 ,光纤激光器的研究进展相对缓慢。直至 80 年代光纤通信才得以迅猛发展 ,特别是英国南安普敦大学用金属化学汽相沉积(MCVD)法制成低损耗的掺铒光纤 ,而掺铒光纤激光器激射波长恰好位于光通信的低损耗窗口 ,随着掺铒光纤放大器( EDFA)在光通信中地位的不断提高 ,才使光纤激光器再次受到世界各国的普遍关注 ,从而得到迅速发展且在通信领域发挥着越来越重要的作用。

为了满足增大通信容量的需求 ,目前人们主要采用时分复用技术( TDM)来增加单信道码率 ,采用波分复用技术(WDM)来增加原有光纤系统的通信信道。其中 ,以掺杂光纤为基质的光纤激光器不仅能够产生连续激光输出 ,而且能够实现皮秒(ps)甚至飞秒(f s)超短光脉冲的产生。光纤激光器在降低阈值、 振荡波长范围、 波长可调谐性等方面已取得了长足进步 ,是目前光通信领域中的新兴技术。它可以利用现有的通信系统支持更高的传输速率和带宽 ,是未来高码率密集波分复用系统和相干光通信的基础 ,并在未来通信领域中起着不可替代的作用。

光纤激光器原理
 

光纤激光器的优势

(1)可以将稀土离子吸收光谱对应的高功率、低亮度、 廉价的多模 LD 光通过泵浦双包层光纤结构 ,实现高亮度、 衍射受限的单模激光输出;

(2)光纤作为圆柱形波导介质 ,纤芯直径小 ,纤内易形成高功率密度 ,从而引起激光工作物质能级的粒子数反转 ,构成的激光器具有激光阈值低、 转换效率高、 光束质量好等特点;

(3)光纤结构具有很高的 “表面积/体积” 比 ,因而散热效果好无需庞大的水冷系统 ,只需简单的风冷即可;

(4)光纤具有很好的柔绕性 ,激光器可设计得相当小巧灵活 ,易于系统集成 ,同时可在恶劣环境下工作 ,适合于野外施工;

(5)光纤激光器的激射波长取决于掺稀土离子 ,不受泵浦波长的限制 ,所以可以通过掺杂不同稀土离子在 0. 38～4 μm 范围内实现激光输出 ,波长选择容易且可调谐 ,这对DWDM 系统具有非常重要的意义;

(6)光纤输出与现有通信光纤很匹配 ,易于耦合且效率高 ,可形成传输光纤与有源光纤一体化 ,是实现全光通信的基础。

综上所述，本文已为讲解光纤激光器原理，相信大家对光纤激光器原理的认识越来越深入，希望本文能对各位读者有比较大的参考价值

浏览过本文<光纤激光器原理>的人也浏览了   

基础知识
http://baike.cntronics.com/abc?page=100

光纤激光器原理
http://baike.cntronics.com/abc/5341

基础知识
http://baike.cntronics.com/abc?page=167