关于光纤激光器的研究综述

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1、关于光纤激光器的研究综述前言光纤激光器是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器，作为第三代激光技术的代表，具有其他激光器无可比拟的技术优越性。由于其具有绝对理想的光束质量、超高的转换效率、成本低、高稳定性以及体积小等优点，对传统的激光行业产生巨大而积极的影响。这导致了光纤激光器在近年来成为激光中的热门领域。本文查找了以“锁模技术”“光纤激光器”“非线性偏振旋转”“超短脉冲”为主要关键字的有关的28篇文献，这些论文主要集屮在激光，量子，光子等领域。锁模光纤激光器因其紧凑小巧，成本低和光束质量好等优点，近年来获得快速发展，从发表论文的统计分析上来看，近三年年发表的文章数量占文章

2、总数的大部分，并呈逐年增加趋势，由此可见近几年学者对光纤激光器的研究呈明显上升趋势。而在这其中大部分文章都涉及锁模光纤激光器与掺杂光纤激光器，尤其是被动锁模光纤激光器，掺Yl?3Er3+光纤激光器。它们在实用方面的优点对传统的激光行业产生巨大而积极的影响，这导致了光纤激光器在近年来成为激光中的热门领域。正文1锁模光纤激光器锁模光纤激光器因其紧凑小巧、成木低和光束质量好等优点，近年来获得快速的发展。根据其锁模的原理，锁模光纤激光器可分为三类：主动锁模光纤激光器、被动锁模光纤激光器，主被动混合锁模光纤激光器。主动锁模光纤激光器又可分为调制型锁模和注入型锁模两类。调制型主动锁模光纤

3、激光器通常利用LiNbO3晶体作为调制器实现锁模，既可以进行振幅调制也可以进行相位调制，而注入型锁模光纤激光器主要有两种形式：一是利用行波半导体光放大器的非线性增益调制特性实现主动锁模；二是利用光纤的价差相位调制效应进行主动锁模。但主动锁模光纤激光器想走向实用化，稳定性问题是必须要解决的。被动锁模光纤激光器通常利用半导体的可饱和吸收效应或光纤中的非线性效应作为锁模机制，它一般不需要外接施加的调制信号。半导体可饱和吸收锁模激光器的优点是容易实现激光器的自启动，而口脉冲的重复频率较稳定，脉宽小，但因为其不是全光纤的结构，故在实际应用中响应速度交大。基于光纤非线性的锁模激光器可实现全

4、光纤的结构，克服了半导体可饱和吸收体被动锁模的缺点，响应时间小。主被动混合锁模光纤激光器是以上两种的有机结合，因为主动锁模光纤激光器的弛豫震荡和超模噪声劣化了输出脉冲的质量，而被动锁模光纤激光器输出脉冲重复率受光纤长度的限制不可能提高，而且不容易调整和控制，所以利用主被动混合的技术，可以优化这些不足，获得最好的效果。这类激光器具有体积小、超快光谱、材料加工、非线性光学、医学成像和外科医疗等领域有十分广泛的应用前景。2掺杂光纤激光器掺杂光纤激光器的增益介质主要是掺稀土光纤，激光产生机制是受激辐射。按照所掺稀土元素不同，可分为掺％3+光纤激光器，掺©^光纤激光器以及汨IE产共掺光纤

5、激光器等。不同的掺杂光纤的发射波长不同，掺Q亠光纤激光器以其激射波长在光纤通信窗口1.55“加波段，与光纤通信系统完全兼容等优点而受到广泛的研究，被认为是将来长距离，大容量的超高束光纤通信及孤子通信系统的理想光源。〃产具有相当宽的吸收带（800-1064〃加）以及相当宽的激发带（970-1200/im）,因此，泵浦源的选择非常广泛且泵浦源和激光都没有受激态吸收。双包层掺M产光纤激光器可以实现非常高的输出功率，单模输出最大可达200W,是激光加工的理想光源。掺帀产光纤激光器的激射波长为1.4“加波段，也是重要的光纤通信光源。其他的掺杂光纤激光器，如在2Alim波长工作的掺Hi产光

6、纤激光器，由于水分子在2.1“加附近有很强的中红外吸收峰，对邻近组织的热伤害小，止血性号，II该波段对人眼是安全的，在医疗和生物研究上有广阔应用前景。3光纤光纤激光器的主要技术问题一如何提高光纤光栅性能，新型光纤光栅调谐探索全光纤调谐激光器波长的选择由光纤光栅完成。显然，全光纤调谐激光器的完善和发展在很人程度上将依赖于光纤光栅技术的发展，如光纤光栅工作波长的选取，波长的稳定性，峰值波长的带宽和反射率，使用寿命和费效比等都是迫切需要解决的主要问题。二光纤光纤激光器的噪声问题无论是光源驱动电路引入的电噪声，还是光器件带来的噪声，都将是影响其使用性能，制约其发展的一大因素。因此，光纤

7、激光器驱动电路的设计要求具有结构紧凑，噪声小，抗干扰能力强等特点。同时，制作性能优异的无光源器件也是光纤激光器发展的关键。三如何增大全光纤调谐激光器的调谐范围许多科学技术硏究和实际应用领域都需要更宽调制范围的全光纤调谐激光器如何最大限度的利用掺於卄光纤的增益带宽，增大激光器的可调谐范围尚待进一步完善和提咼。四如何提高全光纤调谐激光器稳定性可调谐激光器无论是驻波型还是行波型，激光震荡的模式和自脉动等现象都严垂影响激光输出的稳定性（包括波长稳定性和功率稳定性），这涉及激活介质的特性和模式竞争等问