光纤激光器发展与现状

二色镜构成谐振腔：
目前多采用法布里一珀罗(F—P)腔结构， 即一端采用对泵浦光高透、对激光高反的 双色镜做激光全反镜；另一端直接利用光 纤端面的菲涅耳反射作输出镜。由于需要 采用分立元件，这种谐振腔结构的稳定性 和可靠性无法得到保证，不利于光纤激光 器的推广使用。
光纤光栅:透过紫外诱导在光纤纤芯形成折 射率周期性变化的低损耗器件,具有非常好 的波长选择特性。
但要获得几百瓦甚至几千瓦的光纤激光， 就需要更高输出功率的泵浦源(一般为半导 体激光器阵列)，将半导体激光器阵列输出 的几千瓦的激光耦合入一根双包层增益光 纤是一件很困难的事，耦合效率也很低。 因此，寻找泵浦光进入增益光纤的耦合新 技术是一项重要的工作。
1.3 谐振腔
制备合适的光学谐振腔是高功率光纤 激光器实用化的又一项关键技术。目前,高 功率光纤激光器的谐振腔主要有两种，一 种是采用二色镜构成谐振腔，这种方法一 般需要在防震光学平台上实现，因而降低 了光纤激光器的稳定性和可靠性，不利于 该产品的产业化与实用化；另一种是采用 光纤光栅做谐振腔.
光纤光栅优点：
1.简化了激光器的结构窄化了线宽;
2.同时提高了激光器的信噪比和可靠性，进 而提高了光束质量;
3.采用光纤光栅做谐振腔可以将泵浦源的尾 纤与增益光纤有机地熔接为一体，避免了 用二色镜和透镜组提供激光反馈带来的损 耗，从而降低了光纤激光器的阈值，提高 了输出激光的斜率效率。
因此，采用光纤光栅做谐振腔不仅使光
(5)按输出波长分类 S一波段(1460～ 1530 nm)、C一波段(1530～1565 nm)、 L一波段(1565~1610 nm)。可调谐单波 长激光器，可调谐多波长激光器。
3.光纤激光器结构
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光纤激光器主要由泵源，耦合器，掺 稀土元素光纤，谐振腔等部件构成。泵源 由一个或多个大功率激光二极管构成，其 发出的泵浦光经特殊的泵浦结构耦合入作 为增益介质的掺稀土元素光纤，泵浦波长 上的光子被掺杂光纤介质吸收，形成粒子 数反转，受激发射的光波经谐振腔镜的反 馈和振荡形成激光输出
内包层的作用是：(1)包绕纤芯，将激光 辐射限制在内包层中；(2)作为泵浦光的传 输通道，当泵光在内包层与外包层之间来 回反射过程中，多次穿越纤芯被稀土离子 所吸收。
包层泵浦技术
包层泵浦技术克服了低空间相干性强泵 浦光与单个空间模的激光波导之间不易耦 合的困难，包层泵浦技术是通过双包层光 纤实现的。与普通光纤相比，双包层光纤 增加了内包层，其横向尺寸和数值孔径远 大于纤芯，而且对于泵浦光是多模的，可 以有效提高泵浦光的耦合效率。
光纤激光器种类很多,根据其激射机理、 器件结构和输出激光特性的不同可以有多 种不同的分类方式.根据目前光纤激光器技 术的发展情况,其分类方式和相应的激光器 类型主要有以下几种：
(1)按增益介质分类 稀土离子掺杂光纤激 光器(Nd3+、Er3+ 、Yb3+、Tm3+等。基质 可以是石英玻璃、氟化锆玻璃、单晶)。非 线性效应光纤激光器(利用光纤中的SRS、 SBS非线性效应产生波长可调谐的激光)。 在光纤中掺入不同的稀土离子．并采用适
光纤激光器的发展 及现状
主要部分
(1).光纤激光器的历史 (2).光纤激光器的分类 (3).光纤激光器结构 (4).光纤激光器特点及应用 (5).前景与展望
1.光纤激光器的历史
激光器问世不久,美国光学公司(American Optical Corporation)于1963年首先提出 了光纤激光器和放大器的构思。1966年 高 锟和Hockham对光纤及其在光纤通信中的应 用提出了划时代的新观点。1970年，光纤的 传输特性达到了实际应用的水平，同年也实 现了半导体激光器室温下连续工作。这两大 科技成果为光纤通信奠定了坚实的技术基础。
紧凑、高 效、风冷使得 光纤激光器取 代Nd:YAG激 光器在工业上 的应用，并且 在电信方面还 存在着新的用 途。
光纤通信技术从探讨的初期到大 规模实际应用大致可分为三个阶段：
1966~1976年为探讨与研发阶段 1977~1986年为实用化阶段： 1986~1996年为大规模应用阶段
2.光纤激光器的分类
1.2 泵浦结构 泵浦结构的设计是高功率 光纤激光器的一项关键技术。在初始研究 阶段端面泵浦和侧向泵浦结构被广泛采用， 端面泵浦技术受包层横截面积的限制影响 泵浦功率进一步提高。而侧向泵浦技术由 于采用透镜准直聚焦而使系统稳定性下降， 不利于实用化。
泵浦耦合技术
高功率光纤激光器的关键技术之一就是 如何将泵浦源输出的光功率有效地耦合到增 益光纤中去.常规的光纤激光器采用普通的单 模光纤做增益介质，耦合效率极低，很难得 到高功率的光纤激光。包层泵浦技术的出现， 极大提高了泵浦光的耦合效率，使光纤激光 器摆脱了低功率、无较大应用价值的印象， 推动了高功率光纤激光器的发展。
当的泵浦技术．即可获得不同波段的激光 输出。
(2)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
(3)按光纤结构分类 单和双包层光纤激光 器、光子晶体光纤激光器、特种光纤激光 器
(4)按输出激光类型分类 连续光纤激器,超 短脉冲光纤激光器、大功率光纤激光器。
1.1 掺稀土元素光纤 光纤激光器是以掺稀 土元素光纤作为增益介质的，十五种稀土 元素中比较常用的有源光纤掺杂离子有 Nd3+、Er3+ 、Yb3+（镱）等。
近年来，为提高输出功率，作为大功率 光纤激光器增益介质的掺稀土元素光纤多 采用双包层设计
双包层设计 ：
双包层设计：纤芯为相应激光波长的单 模掺杂光纤，内包层为折射率较低、尺寸 和数值孔径与泵源输出尾纤匹配的石英材 料，外包层采用折射率低于内包层的石英 或聚合物材料。泵浦光耦合入光纤的内包 层，在双包层光纤内全反射的过程中多次 穿过纤芯，使泵浦光被掺杂介质吸收，形 成粒子数反转，产生激射波长输出。这种 包层泵浦技术将有效吸收面积扩大了上百 倍，大大地提高了泵浦吸收效率。