全光纤激光器中光栅作为腔镜的特点研究 - OALib.PDFVIP

! #$$ 年% 月 重庆师范大学学报（自然科学版） ’() #$$ 第* 卷 第+ 期 ,’-./( ,0 12,.345.3 6,-7/( 8.59:-;5=（6/’-/( ?5:.?: ） @,() * 6,) + ABC ：16DC ：E#F $$GEH 6) #$$#%#% ) $%++ ) #$ 全光纤激光器中光栅作为腔镜的特点研究! 杜! 亮，戴特力，梁一平，杨文韬，魏佳菊 （重庆师范大学 物理与电子工程学院重庆市高校光学工程重点实验室，重庆+###+% ） 摘要：选用介质膜作谐振腔镜，光纤激光器就缺乏有效的选频机制，使得输出激光线宽较宽，纵模频率和输出功率不 够稳定；而光纤光栅作为激光器的谐振腔镜，可以得到稳定的窄线宽激光输出。通过对光纤光栅的形成机理和布拉 格光栅选频原理分析，得到双布拉格光纤光栅线型谐振腔的理论。光纤光栅谐振腔的长度与光纤光栅中心波长满 （ J $） ! 足! I 7/K ，光纤光栅比介质膜更适合做光纤激光器谐振腔镜。 +# :00 关键词：光纤激光器；光纤光栅；折射率调制深度；耦合模理论 中图分类号： L6+* 文献标志码：M! ! ! 文章编号：$G%F GGNO（#$$）#+F ##+*F #E ! ! 光纤激光器因为腔内光场驻波以波导传输方式 融接在掺稀土离子的双包层光纤两端，形成结构紧 在增益介质内分布，故具有很强的横模鉴别作用，基 凑且有机械稳定性的全光纤激光器。全光纤化的激 横模运行占绝对优势；加之泵浦光在内包层内利用 光器结构，窄化了发射线宽，可以获得单纵模高功率 全反射不断地穿过纤芯，横模空间与泵浦空间交叠 的激光输出，提高了激光器的信噪比和可靠性，进而 系数很高，激光器的斜效率大，光束质量好。所以， 提高了光束质量。选择不同类型的光纤光栅作为谐 几十瓦、几百瓦、几千瓦的光纤激光器相继出现在国 振腔的反射镜，可以得到单波长或多波长的激光输 际市场上。 出。 早期的光纤激光器谐振腔主要是传统法布里F $ 光纤光栅的形成原理 珀罗腔，它是将增益光纤放在二向色镜之间构成谐 振腔。光纤的两端必须抛光，且其端面必须紧贴着 光纤被紫外光波段内一些特定波长辐射，比如 二向色镜，这种腔的调整较为困难，光纤端面或腔镜 D-P 准分子激光器的+* .7 激光束照射下，纤芯玻 稍微倾斜，就会使损耗急剧增加。另一种方法是在 璃成分中锗离子会沿着光强梯度的方向移动，使折 研磨抛光好的端面上直接镀膜。由于介质膜对光纤 射率发生永久性改变。如果激光辐射场是通过某种 端面的缺陷极为敏感，而通常对于$# !7 左右光纤 方式形成的非定域干涉光场，则纤芯的折射率会按 纤芯，对端面的研磨、抛光和检验，即使用专门设备 紫外光场的强度分布形成周期性分布。 也很困难。此外，难以把泵浦光均匀稳定地聚焦到 光纤的这种光敏性与光纤的掺杂有关，它主要 光纤的端面。当功率较高的泵浦光聚焦光纤端面 取决于光纤纤芯材料，不同的掺杂会对不同波段的 时，就很可能会损坏介质膜。加之，这两种谐振腔结 光具有光敏性。增强光纤光敏性方法有掺杂、载氢 构光纤激光器都是由分立元件组合而成，所以动力 和焰刷［$F ］。在光纤纤芯中掺入锗后纤芯具有光敏 学特性和稳定性不好，基本不可能实现批量生产。 性，而纯石英包层则没有。因此通过上述紫外光曝 而光纤光栅是通过紫外光产生的非定域干涉条纹的 光的方法把入射光的相干场图样写入纤芯时，包层 诱导，在光纤纤芯形成折射率周期变化的低损元 的折射率并没发生变化，即仍保持原有的波导性质， 件［$F+ ］。布拉格光纤光栅对特定波长实现窄带反射， 只是在纤芯内折射