光纤激光器的工作原理
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第16章 光纤激光器
16.1 光纤激光器的工作原理 16.2 光纤激光器的类型
第16章 光纤激光器
16.1 光纤激光器的工作原理
16.1.1
图16.1是光纤激光器原理图。
第16章 光纤激光器 图16.1 光纤激光器原理图
第16章 光纤激光器
光纤激光器的谐振腔通常多是在光纤两端面抛光后镀膜
而构成的。光纤腔内振荡模的振荡频率υnmq由下式给出：
第16章 光纤激光器
4. Fox-Smith 图16.4(a)所示为Fox-Smith谐振腔。它是由光纤端面的介 质镜和光纤定向耦合器组合成的复合谐振腔。其中1与3构成 “子腔”，相当于“F-P”腔，然后再与4构成复合腔。图(b) 是复合腔的等效光路。由于复合腔具有控制纵模的作用，因
第16章 光纤激光器 图16.4 Fox-Smith光纤谐振腔
第16章 光纤激光器
对于单模光纤，产生受激喇曼散射的泵浦阈值功率为
Pth
16 A GR L
(W)
(16-3)
A是光纤芯有效截面积； GR是峰值喇曼增益； L是光纤的有效长度，L=(1-e-αl)/α，l是光纤实际长度，α
光纤线性衰减系数。对于重复频率为6 kHz、脉宽为20 ns 的 泵浦光，泵浦平均阈值功率为
第16章 光纤激光器
第16章 光纤激光器
第16章 光纤激光器
第16章 光纤激光器
第16章 光纤激光器
第16章 光纤激光器
第16章 光纤激光器
第16章 光纤激光器
第16章 光纤激光器
第16章 光纤激光器
16.2.4
这是利用光纤内的非线性光学效应而制成的激光器。目 前主要有基于激光在光纤内产生受激喇曼散射的光纤喇曼激 光器和基于激光在光纤内产生的受激布里渊散射的光纤布里
nmq
2
c πn1a
(2q
nm )
a 2 2 L
un2m
1/
2
(16-1)
第16章 光纤激光器
16.1.2
1. F-P 图16.1所示是“F-P”腔构型的环形光纤谐振腔。通常反 射面M1和M2直接镀在光纤两个端面上。
第16章 光纤激光器
2. 图16.2(a)所示为环形光纤谐振腔。由光纤定向耦合器构 成。将耦合器的两个臂(即图中的3 ，4)连接起来形成光的环 形传输回路。图(b)是等效光路。
第16章 光纤激光器
16.2 光纤激光器的类型
16.2.1
掺稀土类元素光纤激光器的光纤基质材料是玻璃，主要 有硅玻璃和氟化物玻璃。
第16章 光纤激光器
1源自文库.2.2
单晶光纤激光器的工作物质是单晶光纤。这种激光器的 激光过程是： 当泵浦光通过单晶光纤时, 掺入基质内的离子 受泵浦后, 能级之间实现“粒子数反转”产生能级跃迁, 在 能级之间产生光放大。当泵浦光的激发超过一定阈值时, 便 产生激光输出。
第16章 光纤激光器 图16.2 环形光纤谐振腔
第16章 光纤激光器
3.
图16.3(a)所示是环路反射器和它的等效光路。如果输入
光纤功率为Pi，耦合比为k，在不计耦合损耗时透射光功率Pt
和反射光功率Pr则分别为
Pt=(1-2k) 2PiPr=4k(1-k)Pi
(16-2)
第16章 光纤激光器 图16.3 环形反射器光纤谐振腔
第16章 光纤激光器
16.2.3
塑料光纤激光器的工作物质是在塑料光纤的芯部或包层 内充入激光染料。输出的激光波长与原来的染料激光器的振 荡波长相同。例如把POPOP激光染料充入聚苯乙烯做芯(n =1.6)、用聚异丁烯酸甲醋(n =1.48)做包层的塑料光纤中而 制成的激光工作物质，采用N2分子激光(337.1 nm)泵浦，能 获得在410~440 nm
Pth
1.4 104
16 A (W) GR L
(16-4)
16.1 光纤激光器的工作原理 16.2 光纤激光器的类型
第16章 光纤激光器
16.1 光纤激光器的工作原理
16.1.1
图16.1是光纤激光器原理图。
第16章 光纤激光器 图16.1 光纤激光器原理图
第16章 光纤激光器
光纤激光器的谐振腔通常多是在光纤两端面抛光后镀膜
而构成的。光纤腔内振荡模的振荡频率υnmq由下式给出：
第16章 光纤激光器
4. Fox-Smith 图16.4(a)所示为Fox-Smith谐振腔。它是由光纤端面的介 质镜和光纤定向耦合器组合成的复合谐振腔。其中1与3构成 “子腔”，相当于“F-P”腔，然后再与4构成复合腔。图(b) 是复合腔的等效光路。由于复合腔具有控制纵模的作用，因
第16章 光纤激光器 图16.4 Fox-Smith光纤谐振腔
第16章 光纤激光器
对于单模光纤，产生受激喇曼散射的泵浦阈值功率为
Pth
16 A GR L
(W)
(16-3)
A是光纤芯有效截面积； GR是峰值喇曼增益； L是光纤的有效长度，L=(1-e-αl)/α，l是光纤实际长度，α
光纤线性衰减系数。对于重复频率为6 kHz、脉宽为20 ns 的 泵浦光，泵浦平均阈值功率为
第16章 光纤激光器
第16章 光纤激光器
第16章 光纤激光器
第16章 光纤激光器
第16章 光纤激光器
第16章 光纤激光器
第16章 光纤激光器
第16章 光纤激光器
第16章 光纤激光器
第16章 光纤激光器
16.2.4
这是利用光纤内的非线性光学效应而制成的激光器。目 前主要有基于激光在光纤内产生受激喇曼散射的光纤喇曼激 光器和基于激光在光纤内产生的受激布里渊散射的光纤布里
nmq
2
c πn1a
(2q
nm )
a 2 2 L
un2m
1/
2
(16-1)
第16章 光纤激光器
16.1.2
1. F-P 图16.1所示是“F-P”腔构型的环形光纤谐振腔。通常反 射面M1和M2直接镀在光纤两个端面上。
第16章 光纤激光器
2. 图16.2(a)所示为环形光纤谐振腔。由光纤定向耦合器构 成。将耦合器的两个臂(即图中的3 ，4)连接起来形成光的环 形传输回路。图(b)是等效光路。
第16章 光纤激光器
16.2 光纤激光器的类型
16.2.1
掺稀土类元素光纤激光器的光纤基质材料是玻璃，主要 有硅玻璃和氟化物玻璃。
第16章 光纤激光器
1源自文库.2.2
单晶光纤激光器的工作物质是单晶光纤。这种激光器的 激光过程是： 当泵浦光通过单晶光纤时, 掺入基质内的离子 受泵浦后, 能级之间实现“粒子数反转”产生能级跃迁, 在 能级之间产生光放大。当泵浦光的激发超过一定阈值时, 便 产生激光输出。
第16章 光纤激光器 图16.2 环形光纤谐振腔
第16章 光纤激光器
3.
图16.3(a)所示是环路反射器和它的等效光路。如果输入
光纤功率为Pi，耦合比为k，在不计耦合损耗时透射光功率Pt
和反射光功率Pr则分别为
Pt=(1-2k) 2PiPr=4k(1-k)Pi
(16-2)
第16章 光纤激光器 图16.3 环形反射器光纤谐振腔
第16章 光纤激光器
16.2.3
塑料光纤激光器的工作物质是在塑料光纤的芯部或包层 内充入激光染料。输出的激光波长与原来的染料激光器的振 荡波长相同。例如把POPOP激光染料充入聚苯乙烯做芯(n =1.6)、用聚异丁烯酸甲醋(n =1.48)做包层的塑料光纤中而 制成的激光工作物质，采用N2分子激光(337.1 nm)泵浦，能 获得在410~440 nm
Pth
1.4 104
16 A (W) GR L
(16-4)