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激光器件之光纤激光器 1813239刘学亮 光电子技术与科学专业 指导老师：郭明 光纤激光器综述摘要：光纤激光器作为光源在光通信领域已得到广泛应用，而随着大功率双保层光纤激光器的出现，其应用正向着激光加工、激光测距、激光雷达、激光艺术成像、激光防伪和生物医疗等更广阔的领域迅速扩展。本文以下内容概述了光纤激光器的原理、特点、应用及其发展前景。Keywords: fiber lasers and laser radar, laser range finder, optical fiber laser principle, advantage. 一．光纤激光器的简述 光纤激光器和放大器的研究与应用引起了广泛的重视和兴趣，已能制备以硅和氟化铅为基质的掺杂稀土金属元素的光纤。用这些光纤制作成光源或光放大器在降低光通信系统的成本方面具有巨大的潜力。接铰和饵离子的光纤激光器已有多种波长的输出，包括900nm，1060nm和1550nm等。用输出波长为800nm的I‘D作为泵浦源也可以获得光通信重要窗口波长(1550nm)的输出。 激光输出诺可以通过改变稀土离子所处的玻璃基质进行改变。由掺杂稀土元素离子的氟化错光纤可以在红外区产生波长为1050nm，1350nm，l 380nm和l 550nm的激光输出，其中1350nm波长非常有价值，因为利用以硅为基质的光纤要想得到这个波长的输出非常困难。此外，这种光纤能在2．08ftm，2．3f4m和2．7Pm的中红外波长区产生激光输出也具有十分重要的价值。这种光源可能在通信，医学，大气通信和光谱学方面得到应用。 光纤激光器的输出方式可以是连续的，也可以是脉冲的。光纤激光器的调Q和锁模以及亚纳秒脉冲业已获得。光纤激光器可以在其整个荧光谱范围内进行调节输出。最重要的是可以获得窄带宽，单纵模的输出。因此也可用于相干通信以及其他单色性要求较高的应用场合。光纤放大器的优越性能以及用LD作为泵浦源实现了放大，使其在光通信系统中的应用越来越广泛。 目前有关光纤激光器和放大器的研究大部分来自与光通信有关的实验室和研究机构，因为他们在光纤制备方面得天独厚，但实际上在其它领域光纤激光器和放大器的应用也初见端倪，例如光谱学，非线性光学，计量学，全息学，传感器和医学等领域，甚至在印刷和滑雪过程中。我们将会看到，在整个国际科技界中涉及光纤激光器的技术领域将会越来越多。 二．光纤激光器原理　　　利用掺杂稀土元素的研制成的放大器给光波技术领域带来了革命性的变化。由于任何光放大器都可通过恰当的反馈机制形成器，因此可在放大器的基础上开发。目前开发研制的主要采用掺稀土元素的作为增益介质。由于中纤芯很细，在泵浦光的作用下内极易 形成高功率密度，造成工作物质的能级“粒子数反转”。因此，当适当加入正反馈回路（构成谐振腔）便可形成振荡。另外由于基质具有很宽的荧 光谱，因此，一般都可做成可调谐的，非常适合于WDM系统应用。　　和半导体器相比，的优越性主要体现在：是波导式结构，可容强泵浦，具有高增益、转换效率高、阈值低、输出光束质量好、线宽窄、结构简单、可靠性高等特性，易于实现和的耦合。　　我们可以从不同的角度对进行分类，如根据的谐振腔采用的结构可以将其分为Fabry-Perot腔和环行腔两大类。也可根据输出 波长数目将其分为单波长和多波长等。对于不同类型的特性主要应考虑以下几点：（1）阈值应越低越好；（2）输出功率与抽运光功率的线性要好； （3）输出偏振态；（4）模式结构；（5）能量转换效率；（6）器工作波长等。 1．波导式结构 光纤激光器具有波导式的结构，可以在光纤纤芯中产生较高的功率密度。它所基于的硅光纤的工艺现在已经非常成熟，因此可以制作出高精度，低损耗的光纤。如果光纤的选择使泵浦和信号波长均运行于单模工作状态，则泵浦和信号光场之间的重合性非常好。由于光纤的几何特点，使得这种结构具有较高的面积一体积比，因而其散热效果很好。 以上这些特点就决定了硅为基质的光纤激光器可以在较低的功率泵浦下工作在连续的输出状态，而其它块状玻璃介质的激光器一般仅能工作在脉冲状态，常需要相当高的泵浦能量以获得激光输出。 光纤的圆柱形结构还具有下列两个优点，便于在光通倍和医学中应用。 (1)．由于光纤激光器本质上是一种光纤结构，因此它可以以较高的锅台效率与目前的光纤传输系统连接。 (2)．由于光纤结构小巧便于操作，在医学的某些应用中是理想的，例如深入到人的胃中。 事实上，基于光纤结构的激光器使得某些器件成为可能。我们可以利用定向锅台器的优点得到光纤形式的分束器。这一点对避免光纤系统连接时的衍射损耗非常有利。这样就可以不离开光纤形式完成光波的分束，利用这一特点就可以形成全光纤反射器，干涉仪和谐振腔。这种光纤激光器的设