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光纤激光器的结构及工作原理

发布时间:2021-04-21      点击次数:503
  光纤激光器的结构及工作原理
  光纤激光器和传统的固体、气体激光器一样。光纤激光器基本也是由泵浦源、增益介质、谐振腔三个基本的要素组成。泵浦源一般采用高功率半导体激光器(LD),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辐射所产生的自发辐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。
  光纤激光器的工作原理
  掺稀土元素的光纤放大器促进了光纤激光器的发展,因为光纤放大器可以通过适当的反馈机理形成光纤激光器。当泵浦光通过光纤中的稀土离子时.就会被稀土离子所吸收。这时吸收光子能量的稀土原子电子就会激励到较高激射能级,从而实现离子数反转,反转后的离子数就会以辐射形式从高能级转移到基态,并且释放出能量,完成受激辐射。从激发态到基态的辐射方式有2种:自发辐射和受激辐射。其中,受激辐射是一种同频率、同相位的辐射,可以形成相干性很好的激光。激光发射是受激辐射远远超过自发辐射的物理过程,为了使这种过程持续发生,必须形成离子数反转.因此要求参与过程的能级应超过2个,同时还要有泵浦源提供能量。
  光纤激光器实际上也可以称为波长转换器.通过它可以将泵浦波长光转换为所需的激射波长光。例如,掺铒光纤激光器将980nm的泵浦光进行泵浦,输出1550nm的激光。激光的输出可以是连续的,也可以是脉冲形式的。激光输出是连续的还是脉冲输出形式主要依赖于激光工作介质.如果是连续形式输出,激光上能级的自发发射寿命必须高于激光下能级以获得较高的粒子数反转。如果是脉冲形式输出.激光下能级的寿命就会超过上能级,此时就会以脉冲的形式输出光纤激光器有2种激射状态:三能级和四能级激射。