认识光纤激光器.ppt

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1、认识光纤激光器激光的性质方向性光束发散角很小。单色性单一波长。相干性在不同的空间点上，在不同的时刻的光波场的某些特性的相关性。亮度高很高的功率密度。激光器的输出功率并不一定很高，但由于光束很细，脉冲很窄，所以功率密度非常大。太阳表面的亮度比蜡烛大30万倍，比白炽灯大几百倍。而普通的激光器的输出亮度，比太阳表面的亮度大10亿倍。以上四种特性本质上可归结为一种特性，即激光具有很高的光子简并度。美国休斯公司实验室的梅曼(Maiman)于1960年制作出了第一台红宝石固体激光器激光的应用信息技术方面的应用

2、：光通讯，光存储，光放大，光计算，光隔离器检测技术方面的应用：测长，测距，测速，测角，测三维形状激光加工：焊接，打孔，切割，热处理，快速成型医学应用：外科手术，激光幅照，眼科手术，激光血照仪，视光学测量科学研究方面的应用：激光核聚变，重力场测量，激光光谱，激光对生物组织的作用，激光制冷，激光诱导化学过程军事方面的应用：激光武器，激光雷达，激光制导技术激光的应用激光器的工作原理激光器必须具备可以产生受激辐射的物理条件，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。

3、工作物质激光器的核心，实现粒子数反转，产生受激辐射放大。泵浦源为工作物质实现粒子数反转提供能量，维持粒子数反转，工作物质不同，泵浦方式也不同。谐振腔为激光振荡的建立提供正反馈，其参数影响激光的输出质量。受激辐射示意图E2E1E0hvE2E1E0hvE2E1E0hvhvhv激光器的原理图光纤激光器简介激光器按工作物质分类可分为：气体激光器、液体激光器、固体（晶体和玻璃）激光器、半导体激光器和光纤激光器等。光纤激光器是用光纤作为工作物质的激光器，目前研究与使用最广泛的光纤激光器是用掺杂稀土元素的光纤作

4、为工作物质的掺稀土光纤激光器，它具有诸多优点。（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）散热快、损耗低，所以转换效率较高，激光阈值低。（3）光纤激光器的谐振腔内无光学镜片，具有免调节、免维护、高稳定性的优点。（4）可获得宽带的可调谐激光输出。（5）光纤激光器的某些波长适用于光纤通信的低损耗窗口。光纤激光器因上述优势在通信、工业加工、军事、医疗和光信息处理等领域得到了广泛的应用。光纤激光器主要内容工作物质——掺杂光纤，双包层光纤泵浦源——泵浦耦合技术谐振腔结

5、构——线形腔，环形腔光纤激光器调Q和锁模工作物质——掺杂光纤4I13/24I15/2Er3+Nd3+能级分裂光纤中Er3+和Nd3+电子能级图掺杂光纤的光谱特性Er3+Nd3+掺钕光纤：使用800nm、900nm、530nm波长的泵浦光源，将在900nm、1060nm、1350nm波长处得到激光，其中1350nm波长正好对应于从亚稳态到更高能级的吸收跃迁，实现激光输出比较难。掺铒光纤：使用800nm、900nm、1480nm、530nm波长的泵浦光源，将在900nm、1060nm、1536nm波长

6、处得到激光，其中1536nm波长对应低损耗第三通信窗口频率，因此掺铒光纤激光器发展十分迅速。其他的稀土元素掺杂技术也比较成熟，有镨（Pr3+）、镱（Yb3+）、铥（Tm3+）等，此外共掺技术也得到了发展。双包层光纤内包层光纤芯外包层保护层激光输出泵浦光单包层与双包层掺杂光纤的结构光纤芯泵浦光激光输出保护层光纤芯：由掺稀土元素的SiO2构成，它作为激光振荡的通道，对相关波长为单模；内包层：内包层由横向尺寸和数值孔径比纤芯大的多、折射率比纤芯小的纯SiO2构成，它是泵光通道，对泵光波长是多模的；外包层

7、：外包层由折射率比内包层小的软塑材料构成；保护层：最外层由硬塑材料包围，构成光纤的保护层。双包层光纤和泵浦源光纤激光器的泵浦源多是采用激光二极管（LD）。常规单包层光纤激光器因需要将泵浦光耦合进入直径低于10um的单模纤芯，耦合效率低，限制了其输出功率，因而发展缓慢。双包层光纤的出现解决了耦合效率低的问题。泵浦光在多模内包层中传输，可以采用多模LD阵列作为泵浦源。内包层的形状对纤芯吸收泵浦光的比率有很大的影响，圆形内包层与纤芯的同心结构减少了螺旋光的吸收比率，因此改变这种通信结构可提高泵浦光吸收率

8、。不同内包层对泵浦光吸收效果比较泵浦耦合技术泵浦耦合技术是获得高功率光纤激光器的核心技术之一，其目的是要把几十瓦甚至数百瓦的LD泵浦光功率耦合入直径只有数百微米的双包层光纤内包层，以获得高的泵浦功率。泵浦耦合技术大体上可分为端面泵浦和侧面泵浦两种。在端面泵浦方式中，有两类情况：透镜组耦合法，直接熔接法。透镜组端面泵浦耦合端面直接熔接耦合优点：结构简单、易于实现缺点：耦合占用了端面，无法同其他光纤级联，降低了灵活性；透镜组与光纤是分立的，稳定性低不易集成优点：结构简单紧凑、实现了激光