光纤激光器PPT
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《光纤激光器》课件
光纤激光器市场规模持续增长 应用领域不断扩展，如医疗、通信、军事等 技术不断进步，如高功率、高亮度、高稳定性等 市场竞争加剧，国内外企业竞争激烈
工业制造：广泛应用于切割、焊接、打标等领域 医疗领域：用于手术、诊断、治疗等 科研领域：用于科学研究、实验等 通信领域：用于光纤通信、光传输等 军事领域：用于激光武器、激光制导等 环保领域：用于污染治理、资源回收等
频率调制是指通过改变激光 器的频率来改变其输出功率
光纤激光器的调制特性包括频 率调制、相位调制和强度调制
相位调制是指通过改变激光 器的相位来改变其输出功率
强度调制是指通过改变激光 器的强度来改变其输出功率
光纤激光器具有较高的抗电磁 干扰能力
光纤激光器对环境温度和湿度 的变化不敏感
光纤激光器可以工作在恶劣的 环境中，如高温、高压、高湿 度等
特点：高效、稳定、长寿命
作用：产生激光
组成：由两个反射 镜和一个增益介质 组成
工作原理：通过反 射镜的反射和增益 介质的放大，形成 稳定的激光输出
特点：具有高稳定 性和高效率
光纤：传输激光信号 激光器：产生激光信号
光束整形器：调整激光束的形状和方向
光束传输系统：将激光信号传输到目标 位置
控制系统：控制激光器的输出功率和频 率
激光制导武器：利 用光纤激光器进行 精确制导，提高打 击精度
激光通信：利用光 纤激光器进行远距 离、高速率的通信 传输
激光雷达：利用光 纤激光器进行目标 探测和跟踪，提高 探测精度和距离
激光武器：利用光 纤激光器进行高能 激光武器研发，提 高武器威力和射程
激光手术：用于眼 科、皮肤科、耳鼻 喉科等手术
PART THREE
材料：稀土离子掺杂光纤
认识光纤激光器33页PPT
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
60、人民的幸福是至高无个的法。— 鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
认识光纤激光器
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
光纤激光器.ppt
这种“任意形状”的光纤激光器有望实现更高的激 光功率输出。
3.光纤激光器的泵浦结构
4.光纤激光器和其它激光器比较
和二氧化碳激光器比较 • 有更高峰值功率的脉冲激光，可以加工的材料种类更多； • 使用方便，采用光纤传输可以有更大的扫描范围； • 能量转换效率高，光纤激光器的电光转换效率为25％，而二氧化碳
光纤激光器
• 光纤激光器的发展历程 • 光纤激光器的基本原理 • 光纤激光器与其它激光器比较 • 几种实用的光纤激光器及其应用
1.光纤激光器的发展历程
2.光纤激光器的基本原理
• 工作物质：掺杂光纤； • 谐振腔：光纤环与两个反射镜组成； • 泵浦源：一般采用半导体激光器泵浦。
2.1 双包层稀土掺杂光纤
• redPOWERTM 紧凑激 光模块 (2W-10W)
• 最大输出可达10W， 波长1μm
5.2 大功率双掺杂光纤激光器 2
• IPG公司的大功率光纤 激光器YLR-SM Series
• 100W to 1.5kW output Optical Power
• 1060 to 1080nm Wavelength Range
5.8 高速短脉冲光纤激光器
美国Calmar公司10G皮 秒光纤激光器 PSL-10XX
• 波 长 范 围 ： 1530-1565 nm可调或范围内固定
• 重复频率：5-11G可调或 10G固定，脉宽：1-10ps 可调或范围内固定，平 均输出功率：>20mW
• 高速短脉冲光源对于光 时分复用系统，光学取 样技术等有重要的意义，
DBR型窄线宽光纤激光器
5.6 窄线宽光纤激光器 1
• NP Photonics 公司的窄 线宽光纤激光器
• Very narrow linewidth (long coherent length) <3 kHz
3.光纤激光器的泵浦结构
4.光纤激光器和其它激光器比较
和二氧化碳激光器比较 • 有更高峰值功率的脉冲激光，可以加工的材料种类更多； • 使用方便，采用光纤传输可以有更大的扫描范围； • 能量转换效率高，光纤激光器的电光转换效率为25％，而二氧化碳
光纤激光器
• 光纤激光器的发展历程 • 光纤激光器的基本原理 • 光纤激光器与其它激光器比较 • 几种实用的光纤激光器及其应用
1.光纤激光器的发展历程
2.光纤激光器的基本原理
• 工作物质：掺杂光纤； • 谐振腔：光纤环与两个反射镜组成； • 泵浦源：一般采用半导体激光器泵浦。
2.1 双包层稀土掺杂光纤
• redPOWERTM 紧凑激 光模块 (2W-10W)
• 最大输出可达10W， 波长1μm
5.2 大功率双掺杂光纤激光器 2
• IPG公司的大功率光纤 激光器YLR-SM Series
• 100W to 1.5kW output Optical Power
• 1060 to 1080nm Wavelength Range
5.8 高速短脉冲光纤激光器
美国Calmar公司10G皮 秒光纤激光器 PSL-10XX
• 波 长 范 围 ： 1530-1565 nm可调或范围内固定
• 重复频率：5-11G可调或 10G固定，脉宽：1-10ps 可调或范围内固定，平 均输出功率：>20mW
• 高速短脉冲光源对于光 时分复用系统，光学取 样技术等有重要的意义，
DBR型窄线宽光纤激光器
5.6 窄线宽光纤激光器 1
• NP Photonics 公司的窄 线宽光纤激光器
• Very narrow linewidth (long coherent length) <3 kHz
光纤激光器ppt
Resonant Fiber Laser光纤激光器BY 12046210目录概述原理特性光纤激光器优势光纤激光器关键技术总结光纤激光器概述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。
光纤激光器应用范围非常广泛，包括激光光纤通讯、激光空间远距通讯、工业造船、汽车制造、激光雕刻激光打标激光切割、印刷制辊、金属非金属钻孔/切割/焊接（铜焊、淬水、包层以及深度焊接）、军事国防安全、医疗器械仪器设备、大型基础建设，作为其他激光器的泵浦源等等。
从原理上来讲光纤激光器和传统的固体、气体激光器一样，光纤激光器也是由泵浦源、增益介质、谐振腔三个基本要素组成。
泵浦源一般采用高功率半导体激光器，增益介质为稀土掺杂光纤或普通非线性光纤，谐振腔可以由光纤光栅等光学反馈元件构成各种直线型谐振腔，也可以用耦合器构成各种环形谐振腔。
泵浦光经适当的光学系统耦合进入增益光纤，增益光纤在吸收泵浦光后形成粒子数反转或非线性增益并产生自发发射。
所产生的自发发射光经受激放大和谐振腔的选模作用后，最终形成稳定激光输出。
以稀土掺杂光纤激光器为例，掺有稀土离子的光纤芯作为增益介质，掺杂光纤固定在两个反射镜间构成谐振腔，泵浦光从M1入射到光纤中，从M2输出激光。
当泵浦光通过光纤时，光纤中的稀土离子吸收泵浦光，其电子被激励到较高的激发能级上，实现了离子数反转。
反转后的粒子以辐射形成从高能级转移到基态，输出激光。
光纤激光器作为第三代激光技术的代表，具备很多优势（1）玻璃光纤制造成本低、技术成熟及其光纤的可饶性所带来的小型化、集约化优势；（2）玻璃光纤对入射泵浦光不需要像晶体那样的严格的相位匹配，这是由于玻璃基质Stark 分裂引起的非均匀展宽造成吸收带较宽的缘故；（3）玻璃材料具有极低的体积面积比，散热快、损耗低，所以转换效率较高，激光阈值低；（4）输出激光波长多：这是因为稀土离子能级非常丰富及其稀土离子种类之多；（5）可调谐性：由于稀土离子能级宽和玻璃光纤的荧光谱较宽。
第四讲光纤激光器和光放大器
2020/5/1
第一章 光纤激光器
光纤激光器的类型
（1）稀土类掺杂光纤激光器。(2)光纤非线性效 应激光器。（3）单晶光纤激光器。（4）塑科光 纤激光器。（5）光纤孤子激光器。
掺镱双包层光纤激光器:
吸收峰：975nm，915nm。 发射谱段：975～l200nm
2020/5/1
图1－4掺Yb石英光纤的吸收和发射截面
边泵浦结构
a.通过在光纤的边表面开一个V型槽来完成。 其缺点是需精密控制V型槽和调整架复杂，不 宜泵浦多根光纤，与端泵浦类似。
B.圆盘式光纤激光器边泵浦结构。可利用高 功率泵浦源，得到高功率激光输出。2019年 日本某大学报道利用盘式光纤激光器，输出 功率达到KW量级。
2020/5/1
光纤激光器的边泵浦结构
2020/5/1
2020/5/1
绪论
. 光纤激光器的特点：
效率高，阈值低，窄线宽、可调谐、紧凑小 巧和高性能的价格比。
•宽带放大器主要有三种：
•稀土掺杂光纤放大器：掺镨光纤放大器
(PDFA, 1300nm)、掺铥光纤放大器(TDFA, S 带)、掺铒光纤放大器(EDFA,C+L带）
•半导体激光放大器(SOA) •光纤喇曼放大器(FRA)
新型掺铒光纤放大器： 1.铒镱共掺光纤放大器，2.掺铒包层光纤放大器 3.掺铒光子晶体光纤放大器 碲化物EDFA： ★掺镨光纤放大器（PDFA） ★掺铥光纤放大器（TDFA）
2020/5/1
2.2 光纤喇曼放大器 1. 光纤喇曼放大器的特点： (1)其增益波长由抽运光波长决定，理论上可得到任意波
长的信号放大。 其增益介质为传输介质本身，光纤 喇曼放大器对光信号进行在线放大。
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第一章 光纤激光器
光纤激光器的类型
（1）稀土类掺杂光纤激光器。(2)光纤非线性效 应激光器。（3）单晶光纤激光器。（4）塑科光 纤激光器。（5）光纤孤子激光器。
掺镱双包层光纤激光器:
吸收峰：975nm，915nm。 发射谱段：975～l200nm
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图1－4掺Yb石英光纤的吸收和发射截面
边泵浦结构
a.通过在光纤的边表面开一个V型槽来完成。 其缺点是需精密控制V型槽和调整架复杂，不 宜泵浦多根光纤，与端泵浦类似。
B.圆盘式光纤激光器边泵浦结构。可利用高 功率泵浦源，得到高功率激光输出。2019年 日本某大学报道利用盘式光纤激光器，输出 功率达到KW量级。
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光纤激光器的边泵浦结构
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绪论
. 光纤激光器的特点：
效率高，阈值低，窄线宽、可调谐、紧凑小 巧和高性能的价格比。
•宽带放大器主要有三种：
•稀土掺杂光纤放大器：掺镨光纤放大器
(PDFA, 1300nm)、掺铥光纤放大器(TDFA, S 带)、掺铒光纤放大器(EDFA,C+L带）
•半导体激光放大器(SOA) •光纤喇曼放大器(FRA)
新型掺铒光纤放大器： 1.铒镱共掺光纤放大器，2.掺铒包层光纤放大器 3.掺铒光子晶体光纤放大器 碲化物EDFA： ★掺镨光纤放大器（PDFA） ★掺铥光纤放大器（TDFA）
2020/5/1
2.2 光纤喇曼放大器 1. 光纤喇曼放大器的特点： (1)其增益波长由抽运光波长决定，理论上可得到任意波
长的信号放大。 其增益介质为传输介质本身，光纤 喇曼放大器对光信号进行在线放大。
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第六章第七节光纤激光器
第三章
3.1 3.2 3.3 3.4
光纤激光器
光纤激光器谐振腔 掺Er3＋光纤激光器 掺Yb3＋光纤激光器 包层泵浦光纤激光器
3.5
3.6
调Q光纤激光器
锁模光纤激光器
光纤激光器的特点及其应用前景
优点： 波导式结构、效率高、阈值低、窄线宽、可 调谐、结构小巧、性能价格比高、易于与光纤通 信系统连接。 应用前景： 光通信、光传感、航天航空、生命科学、精 密机械加工、广告显示、印刷技术等领域都有广 阔的应用前景。
3.2.1 F-P线性腔掺Er3＋光纤激光器 掺Er3＋ 光纤激光器的激射波段（1.55m） 正好在硅光纤的最低损耗窗口，因此对光纤 通信有特别重要的意义，是目前研究最彻底、 应用最广泛的一种光纤激光器。
掺Er3＋石英光纤
泵光
激光输出 剩余泵光
图 3.3
激光是由Er3＋ 能级的4I13/2 至4I15/2 的跃迁产 生，属三能级系统。器件效率较低，同时存在 激光态吸收的问题，研究工作围绕如何提高器 件的效率展开。 Er3＋光纤光栅激光器的缺点是对泵浦光的 吸收效率和斜率效率低、频率不太稳定（跳模 现象）。为解决这些问题，采用Er3＋－ Yb3＋ 共掺的光纤作为增益介质。 Yb3＋离子起着吸 收泵光（980nm），然后迅速转移给Er3＋离子，
976nm LD YDF 976/1550 WDM Coupler 2 PC (twined by MMFG.652 fiber) Output
1
OSA
图3.10
图3.11 实验结果：
波长个数：2～6个（1025.6～1046.6nm） 边模抑制比：40dB 单信道功率：3mW
线宽： 0.16nm
图 3.6 Tapered光纤光栅的透射光谱
3.1 3.2 3.3 3.4
光纤激光器
光纤激光器谐振腔 掺Er3＋光纤激光器 掺Yb3＋光纤激光器 包层泵浦光纤激光器
3.5
3.6
调Q光纤激光器
锁模光纤激光器
光纤激光器的特点及其应用前景
优点： 波导式结构、效率高、阈值低、窄线宽、可 调谐、结构小巧、性能价格比高、易于与光纤通 信系统连接。 应用前景： 光通信、光传感、航天航空、生命科学、精 密机械加工、广告显示、印刷技术等领域都有广 阔的应用前景。
3.2.1 F-P线性腔掺Er3＋光纤激光器 掺Er3＋ 光纤激光器的激射波段（1.55m） 正好在硅光纤的最低损耗窗口，因此对光纤 通信有特别重要的意义，是目前研究最彻底、 应用最广泛的一种光纤激光器。
掺Er3＋石英光纤
泵光
激光输出 剩余泵光
图 3.3
激光是由Er3＋ 能级的4I13/2 至4I15/2 的跃迁产 生，属三能级系统。器件效率较低，同时存在 激光态吸收的问题，研究工作围绕如何提高器 件的效率展开。 Er3＋光纤光栅激光器的缺点是对泵浦光的 吸收效率和斜率效率低、频率不太稳定（跳模 现象）。为解决这些问题，采用Er3＋－ Yb3＋ 共掺的光纤作为增益介质。 Yb3＋离子起着吸 收泵光（980nm），然后迅速转移给Er3＋离子，
976nm LD YDF 976/1550 WDM Coupler 2 PC (twined by MMFG.652 fiber) Output
1
OSA
图3.10
图3.11 实验结果：
波长个数：2～6个（1025.6～1046.6nm） 边模抑制比：40dB 单信道功率：3mW
线宽： 0.16nm
图 3.6 Tapered光纤光栅的透射光谱
光纤激光器及其应用47页PPT
遥 遥 以 轻飏， 风飘飘 而吹衣 。 2、 秋 菊 有 佳 色，裛 露掇其 英。 3、 日 月 掷 人 去，有 志不获 骋。 4、 未 言 心 相 醉，不 再接杯 酒。 5、 黄 发 垂 髫 ，并怡 然自乐 。
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
光纤激光器ppt课件
光纤激光器的发展
1985年英国南安普敦大学的研究组取得突出成绩。 他们用 MCVD方法制作成功单模光纤激光器 ,此后他们先 后报道了光纤激光器的调Q、锁模、单纵模输出以及光纤 放大方面的研究工作。英国通信研究实验室(BTRL )于 1987年展示了用各种定向耦合器制作的精巧的光纤激光器 装置,同时在增益和激发态吸收等研究领域中也做了大量 的基础工作,在用氟化锆光纤激光器获得各种波长的激光 输出谱线方面做了开拓性的工作。世界上还有很多研究机 构活跃在这个研究领域 ,如德国汉堡技术大学 ,日本的 NTT、 三菱 ,美国的 贝尔实验室 ,斯坦福大学等。
Er3+(4F13/2—4I15/2)有1.54m发射谱线，与Nd激光器一 样，用0.514m的激光泵浦，便可产生振荡，其荧光光谱 有1.534和1.549m峰，寿命8—12ms。 Er激光为三能级激 光，因此用块状材料实现连续振荡比较困难，但用纤维激 光器，可实现空运连续振荡，阈值30mw左右。插入衍射光 栅，也可在1.53—1.55m范围内实现波长可调性。
光纤激光器的优点
光纤激光器近几年受到广泛关注，这是因为它具有其它 激光器所无法比拟的优点，主要表现在: (1)光纤激光器中，光纤既是激光介质又是光的导波介质 ，因此泵浦光的耦合效率相当的高，加之光纤激光器能 方便地延长增益长度，以便使泵浦光充分吸收，而使总 的光-光转换效率超过60%； (2)光纤的几何形状具有很大的表面积/体积比，散热快， 它的工作物质的热负荷相当小，能产生高亮度和高峰值 功率，己达140mW/cm； (3)光纤激光器的体积小，结构简单，工作物质为柔性介 质，可设计得相当小巧灵活，使用方便； (4)作为激光介质的掺杂光纤，掺杂稀土离子和承受掺杂 的基质具有相当多的可调参数和选择性，光纤激光器可 在很宽光谱范围内(455-3500nm)设计运行，加之玻璃光纤 的荧光谱相当宽，插入适当的波长选择器即可得到可调 谐光纤激光器，调谐范围己达80nm；
光纤激光器 PPT课件
7
7.3 激光打孔
二、激光打孔工艺参数的影响
※ 激光打孔中离焦量对打孔的影响 当激光聚焦于材料上表面时，打出的孔比较深，锥度较小。在焦点处于表面下某一 位置时相同条件下打出的孔最深；而过分的入焦和离焦都会使得激光功率密度大大 降低，以至打成盲孔（图7-15）。
图7-15 离焦量对打孔质量的影响
8
7.3 激光打孔
图9-6 受激拉曼散射光纤激光器示意图
14
9.1.2 光纤激光器
2.光纤激光器的分类及应用 (3)光纤光栅激光器 DBR光纤激光器基本结构如图9-7所示，利用一段稀土掺杂光纤和一对相同谐振 波长的光纤光栅构成谐振腔，它能实现单纵模工作。
图9-7 DBR光纤光栅激光器基本结构示意图
DFB光纤光栅激光器基本结构如图9-8所示，在稀土掺杂光纤上直接写入的光栅 构成谐振腔，其有源区和反馈区同为一体。
10
7.4 激光切割
二、激光切割分类及其机理
※ 汽化切割:工件在激光作用下快速加热至沸点，部分材料化作蒸汽逸去，部分 材料为喷出物从切割缝底部吹走。这种切割机制所需激光功率密度一般为108Ｗ /cm2左右，是无熔化材料的切割方式 ※ 熔化切割: 激光将工件加热至熔化状态，与光束同轴的氩、氦、氮等辅助气流 将熔化材料从切缝中吹掉。熔化切割所需的激光功率密度一般为107Ｗ/cm2左右
※ 氧助熔化切割: 金属被激光迅速加热至燃点以上，与氧发生剧烈的氧化反应 （即燃烧），放出大量的热，又加热下一层金属，金属被继续氧化，并借助气体 压力将氧化物从切缝中吹掉。
三、激光切割的工艺参数及其规律
※ 激光功率: 激光切割时所需功率的大小，是由材料性质和切割机理决定的。 ※ 切割速度: 在一定功率条件下，板厚越大，切割速度越小。切割速度对切口表 面粗糙度也有较大影响。
7.3 激光打孔
二、激光打孔工艺参数的影响
※ 激光打孔中离焦量对打孔的影响 当激光聚焦于材料上表面时，打出的孔比较深，锥度较小。在焦点处于表面下某一 位置时相同条件下打出的孔最深；而过分的入焦和离焦都会使得激光功率密度大大 降低，以至打成盲孔（图7-15）。
图7-15 离焦量对打孔质量的影响
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7.3 激光打孔
图9-6 受激拉曼散射光纤激光器示意图
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9.1.2 光纤激光器
2.光纤激光器的分类及应用 (3)光纤光栅激光器 DBR光纤激光器基本结构如图9-7所示，利用一段稀土掺杂光纤和一对相同谐振 波长的光纤光栅构成谐振腔，它能实现单纵模工作。
图9-7 DBR光纤光栅激光器基本结构示意图
DFB光纤光栅激光器基本结构如图9-8所示，在稀土掺杂光纤上直接写入的光栅 构成谐振腔，其有源区和反馈区同为一体。
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7.4 激光切割
二、激光切割分类及其机理
※ 汽化切割:工件在激光作用下快速加热至沸点，部分材料化作蒸汽逸去，部分 材料为喷出物从切割缝底部吹走。这种切割机制所需激光功率密度一般为108Ｗ /cm2左右，是无熔化材料的切割方式 ※ 熔化切割: 激光将工件加热至熔化状态，与光束同轴的氩、氦、氮等辅助气流 将熔化材料从切缝中吹掉。熔化切割所需的激光功率密度一般为107Ｗ/cm2左右
※ 氧助熔化切割: 金属被激光迅速加热至燃点以上，与氧发生剧烈的氧化反应 （即燃烧），放出大量的热，又加热下一层金属，金属被继续氧化，并借助气体 压力将氧化物从切缝中吹掉。
三、激光切割的工艺参数及其规律
※ 激光功率: 激光切割时所需功率的大小，是由材料性质和切割机理决定的。 ※ 切割速度: 在一定功率条件下，板厚越大，切割速度越小。切割速度对切口表 面粗糙度也有较大影响。
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光纤激光器的优点
光纤激光器近几年受到广泛关注，这是因为它具有其它 激光器所无法比拟的优点，主要表现在: (1)光纤激光器中，光纤既是激光介质又是光的导波介质 ，因此泵浦光的耦合效率相当的高，加之光纤激光器能 方便地延长增益长度，以便使泵浦光充分吸收，而使总 的光-光转换效率超过60%； (2)光纤的几何形状具有很大的表面积/体积比，散热快， 它的工作物质的热负荷相当小，能产生高亮度和高峰值 功率，己达140mW/cm； (3)光纤激光器的体积小，结构简单，工作物质为柔性介 质，可设计得相当小巧灵活，使用方便； (4)作为激光介质的掺杂光纤，掺杂稀土离子和承受掺杂 的基质具有相当多的可调参数和选择性，光纤激光器可 在很宽光谱范围内(455-3500nm)设计运行，加之玻璃光 纤的荧光谱相当宽，插入适当的波长选择器即可得到可 调谐光纤激光器，调谐范围己达80nm；
光纤激光器
8.1 光纤激光器简介 8.2 光纤激光器的结构 8.3 光纤激光器的实验
光纤激光器的发展
1. 20世纪60年代初，美国光学公司的（斯尼泽） Snitzer首次提出光纤激光器的概念。
2. 70年代初美国、苏联等国的研究机关开展了一般 性研究工作。
3. 1975年至1985年，由于半导体激光器工艺和光纤 制造工艺的成熟和发展，光纤激光器开始腾飞。英国 的南安普敦大学和通信研究实验室、西德的汉堡大学 、日本的NTT、美国的斯坦福大学和Bell实验室，相 继开展了光纤激光器的研究工作，成果累累。
20世纪80年代后期，光纤光栅的问世和工艺的成熟，
为光纤激光器注入了新的生命力，实现了光纤激光器的全
光纤化。
1988年 , E. Snitzer等提出了双包层光纤 ,从而使一直被认为只能是小功率器件的 光纤激光器可以向高功率方向突破。
90年代初，包层泵浦技术的发展，使传 统的光纤激光器的功率水平提高了4－5 个数量级，可谓光纤激光器发展史上的又 一个里程碑。
光纤激光器的发展
1985年英国南安普敦大学的研究组取得突出成绩。 他们用 MCVD方法制作成功单模光纤激光器 ,此后他们先 后报道了光纤激光器的调Q、锁模、单纵模输出以及光纤 放大方面的研究工作。英国通信研究实验室(BTRL )于 1987年展示了用各种定向耦合器制作的精巧的光纤激光器 装置,同时在增益和激发态吸收等研究领域中也做了大量 的基础工作,在用氟化锆光纤激光器获得各种波长的激光 输出谱线方面做了开拓性的工作。世界上还有很多研究机 构活跃在这个研究领域 ,如德国汉堡技术大学 ,日本的 NTT、 三菱 ,美国的 贝尔实验室 ,斯坦福大学等。
按增益介质分类：稀土类掺杂光纤激光器、非线性效应 光纤激光器、单晶光纤激光器
按掺杂元素分类：掺铒（Er3+）、钕（Nd3+）、镨（ Pr3+）、铥（Tm3+）镱（Yb3+）、钬（Ho3+） 按输出波长分类：S-波段（1280~1350nm）、C-波段（ 1528~1565nm）L-波段（1561~1620nm） 按输出激光分类：脉冲激光器、连续激光器
光纤激光器原理
激光器必须具备可以产生受激光发的物理条件， 在一般的激光器中，这些条件是通过下面三部分来实现 的，也可以叫作构成激光器的三要素。
1. 产生粒子数反转
在通常的情况下，任何材料处于平衡态时部是低能 态电子数远大于高能态电子数，当外来光子将低能态电 子激发到高能态后，由于高能态的电子寿命很短，处于 高能态电了又很快回到低能态，这种向上和向下的跃迁 几乎是同时进行的。所以，为了获得粒子反转，就需要 极大的激发强度，能够一下子把低能态电子大部分激发 到高能态上去。具有这样大激发强度的光源是很难得到 的，因而也限制了激光器的使用；同时，很大的激发功 率也可能损坏材料。
军事:美国空军实验室的科学家们正在努力将光纤激光器 的输出功率提高到千瓦数量级。定向能量瞄准项目中的 激光集成技术分项目的研究人员正与加州San Jose市的 SDL公司合作，开发高亮度、光照面积小的系统。该系 统能作为激光防御武器替代目前看好的化学激光器。 工业加工:激光波长在1080nm附近的掺镱光纤激光器，其 极高的效率和功率密度在材料加工方面可与传统的YAG 激光器相媲美。在打标领域，由于光纤激光器具有高的 光束质量和定位精度，使其不仅在微米量级对半导体及 包装打标效率极高，而且也常被用于塑料和金属打标中 。激光印刷:双包层光纤激光器，因其拥有极高的热稳定 性和转换效率而大量进入印刷市场，印刷厂利用它可进 行校样的制模。 医疗:功率超过几瓦的光纤激光器在显微外科手术中扮演 了十分重要的角色，它能为外科手术提供较大的高能辐 射源。
进入 21世纪后 ,高功率双包层光纤激光器 的发展突飞猛进 ,最高输出功率记录在短 时间内接连被打破 ,目前单纤输出功率 ( 连续 )已达到 2000W 以上。
光纤激光器的分类
按谐振腔结构分类：F-P 腔、环形腔、环路反射器光纤谐 振腔以及“8”字形腔DBR 光纤激光器、DFB 光纤激光器 按光纤结构分类：单包层光纤激光器、双包层光纤激光 器
(5)光纤激光器还容易实现单模,单频运转和超短脉冲；
(6)光纤激光器增益高，噪声小，光纤到光纤的耦合技术 非常成熟，连接损耗小且增益与偏振无关；
(7)光纤激光器的光束质量好，具有较好的单色性、方向 性和温度稳定性；
(8)光纤激光器所基于的硅光纤的工艺现在已经非常成熟 ，因此，可以制作出高精度，低损耗的光纤，大大降低 激光器的成本。
由于光纤激光器具有上述优点，它在通信、军事、工业 加工、医疗、光信息处理、全色显示、激光印刷等领域 具有广阔的应用前景。
通信:在光通信领域，采用布喇格光栅作为腔反 馈和模式选择的掺铒光纤激光器比较容易实现单 模、单频和低噪声，并被应用于光通信和光传感 系统中，特别是可应用于密集波分复用(DWDM) 通信和光孤子通信中。如外调制的掺铒光纤激光 器在1996年就能提供传输距离654km，速率为 2.5Gb/s的信号，与DBF半导体激光器性能类同， 但后者难以实现波长特定。刘颂豪院士认为，光 纤光孤子激光器、光纤放大器和光孤子开关是三 项使孤子通信走向实用化的主要技术。光孤子通 信传输距离可达百万公里，传输速率高达20Gb/s ，误码率低于10-13，实现了无差错通信。