光纤激光器简介.ppt

《光纤激光器简介.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、光纤激光器（FiberLaser）报告人：孔德欢学号：201122607008光纤激光器（FiberLaser）光纤激光器简介什么是光纤激光器光纤激光器的发展及分类光纤激光器的基本理论光纤激光器的基本结构掺杂离子的能级结构谐振腔结构光纤激光器的特点及应用光纤激光器的简介光纤：光导纤维的简称，主要由纤芯、包层和涂敷层构成。纤芯由高度透明的介质材料制成，是光波的传输介质；包层是一层折射率稍低于纤芯折射率的介质材料，与纤芯构成光波导，使大部分的电磁场被束缚在纤芯中传输；涂敷层一般由高损耗的柔软材料制成，保护光

2、纤不受水汽的侵蚀和机械的擦伤，同时增加光纤的柔韧性。光纤激光器：指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器，可在光纤放大器的基础上开发出来。在泵浦光的作用下光纤内极易形成高功率密度，造成激光工作物质的激光能级“粒子数反转”，当适当加入正反馈回路（构成谐振腔）便可形成激光振荡输出。光纤激光器的发展激光器问世不久，美国光学公司（Americanopticalcorporation）的Snitzer和Koester分别于1963年和1964年首先提出光纤激光器和放大器的构思。1966年高锟和Hockham提出

3、了光纤通信的基本概念。1970年后光纤通信经历研究开发阶段（1966-1976），实用化阶段（1977-1986）。1986年以后迅速进入大规模光纤通信建设阶段。随着光通信的迅猛发展，光纤制造工艺与半导体激光器生产技术日趋成熟，为光纤激光器和放大器的发展奠定基础。英国的南安普敦大学和通讯研究实验室、德国汉堡技术大学、美国的PolaroidCorporation、Bell实验室，日本的NTT、Hoya均在光纤激光器研究中取得许多重要成果。近年来，美国IPGPhotonics公司异军突起，展示S、C、LBa

4、nds的各种光纤放大器，高功率的EDFA，Raman光纤激光器和双波长Raman光纤激光器，并推出各种商用掺Yb高功率光纤激光器，最大功率达1万瓦；单模输出功率高达1000W,光束质量非常好。光纤激光器的分类分类依据光纤激光器谐振腔的结构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光纤激光器光纤结构单包层光纤激光器、双包层光纤激光器增益介质稀土类掺杂光纤激光器、非线性效应光纤激光器、单晶光纤激光器、塑料光纤激光器工作机制上转换光纤激光器、下转换光纤激光器掺杂元素钕（Nd

5、）、铒（Er）、镱（Yb）、铥（Tm）、镨（Pr）钬（Ho）等15种输出波长S波段（1280-1350nm）、C波段（1525-1565nm）、L波段（1565-1620nm）输出激光脉冲激光器、连续激光器光纤激光器的基本理论光纤激光器的基本结构激光产生的条件：形成粒子数反转，提供光反馈，满足激光振荡的阈值条件。激光器一般由三部分组成：激光工作物质（掺杂光纤）、泵浦源（半导体激光二极管）、光学谐振腔（线形腔、环形腔等）。泵浦光掺杂光纤腔镜腔镜输出激光掺杂离子的能级结构1.三能级系统的能级结构铒离子（Er

6、3+）能级结构4I11/24I13/24I15/2980nm泵浦1480nm泵浦无辐射跃迁1550nm基态高能态亚稳态2.四能级系统的能级结构钕离子（Nd3+）能级结构4G7/24F5/24F3/24I15/24I13/24I11/24I9/2800nm泵浦920nm1060nm1350nm激发态吸收1330nm无辐射跃迁下能级高能态亚稳态激发态吸收是指处于上能级的粒子吸收泵浦能量向更高能级跃迁的过程，是一种能量的无效损耗，降低泵浦效率。3.上转换能级的结构可见光波段激光的产生源于上转换过程。频率上转换

7、是指来自同一（或不同）泵浦激光器的多个光子被掺杂离子同时吸收，该离子跃迁到能极差大于单个泵浦光子能量的能级上，使得激光器的工作频率高于泵浦光频率的过程。1060nm泵浦1060nm泵浦480nm1G43F23H43H53F43H61060nm泵浦铥离子（Tm3+）上转换能级图光纤激光器的谐振腔结构1.线形腔泵浦光掺杂光纤M1M2输出激光A）腔镜在光纤端面耦合。要求：1）腔镜紧密地贴近光纤端面，从而避免散射损耗。2）高精度地调整光纤或腔镜的相对位置，因为只要光纤端面或腔镜稍有倾斜，损耗就会迅速增大，给调整

8、带来困难。B）将腔镜直接镀在抛光后的光纤端面上。缺陷：面反射镜要求光纤端面抛光性能好，没有细微缺陷；高功率密度的泵浦光透过端面腔镜，会对腔镜的绝缘镀层损坏，降低激光器的性能。M1全反M2部分反射为了避免泵浦光对腔镜的损坏：1）用波分复用耦合器直接将泵浦光耦合进入腔内；2）用光纤Bragg光栅(FBG)代替腔镜，将FBG直接刻在腔内的光纤上或将刻好的FBG熔结在腔内光纤上。光纤Bragg光栅可取代F-P腔两端的高反射镜，构成全光纤激光器，同时