EDF光纤激光器

N1+N2 +N3= Nt
Nt是工作介质内的总粒子数密度。 这三个方程为三能级系统的速率方程组。 可见，只要WP(1-3) 足够大，就能实现粒子数 反转，掺稀土光纤就变成激活介质，对频率为 (E2-E1 )/h的信号具有放大作用。
• N3近似为0 N1+N2 = Nt
P2 = A21 /(A21 + S21) P1 = S32 /(A31 + S32 + S31) S31 S32 P1 = S32 /(A31 + S32 ) (N1-N3) WP =N2 S32/(P1) S32 WP(3-1) N2 S32 =N1 WP P1
• 选择工作物质要求：
• A32、A31和S31 S32 以及 • S32 WP(3-1) ， • N2 N1。 • 一般选择A21较小的工作物质。
•因此有速率方程组：
dN3/dt=(N1-N3) WP -N2 S32 -N2 A31
dN2/dt=N1 W12 +N3 S32–N2 W21 –N2(A21 +S21)
增益介质：掺杂稀土元素的光纤 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。 谐振腔：一般是采用光纤光栅
泵浦源 腔镜
掺杂光纤
输出
腔镜
图3 光纤激光器结构示意图
光纤激光器与传统的激光器一样，同样拥有 三能级和四能级系统，不过三能级系统在 光纤激光器中比较常见，而掺铒光纤激光 器（EDF光纤激光器）就是典型的三能级系 统结构。
ＥＤＦ:erbium-doped fiber,意思是掺铒光纤， 掺铒光纤是在信号通过的纤芯中掺入了铒 离子Er3 + 而得到的一种有特殊用途的光纤。
光纤激光器是以掺杂光纤本身为工作物质，而 该光纤本身又起到导波作用的固体激光器。由工 作物质、谐振腔、泵浦源三个基本部分组成。
ＥＤＦ光纤激光器
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Er 3+光纤激光器
Er源自文库3+的三能级系统
1. 以980 nm的 半导体光源 作为泵浦源；
2. 掺 Er 3+ 光 纤 中 Er 3+ 的 受 激辐射产生 Laser。
斜率效率 =输出功率/吸收功率% =3.3%
• 掺铒的三能级系统：基态E1、亚稳态 E2、 高能 级E3。从E3 ——E1 ，泵浦几率为WP，跃迁几 率为WP 。 E3 非辐射——E2 ，几率为S32； E3 自发辐射和 非自发辐射——E2 、 E1 ，几率为A32 、A31 、 S31。
所以能级系统化为：
N1+N2 = Nt dN2/dt= N1 WP P1 + W12 (N1-N2)- N2 A21 / P2