激光器简史及光纤激光器简介.pptVIP

IPG销售－按市场区域细分 当前31页，共54页，星期日。 第三十一页，共五十四页。 激光器 – 基本构成 关键构成要素： 增益介质 泵浦能量注入 激光腔 当前32页，共54页，星期日。 第三十二页，共五十四页。 光纤激光器和普通激光器的比较 项目 光纤激光器 普通激光器 注释 热性能 优良 差 光纤激光器可消除热透镜效应 光束质量 优良 一般 纤细的光纤芯径决定了其优良的光斑特性 健壮性 可靠性 好 差 全光纤结构保证了其健壮性和可靠性 价格潜力 较高 一般 光纤激光器结构简单、用料少 非线性 差 好 非线性是光纤激光器中最大的一个限制因素 反射镜 反射镜 激光增益介质 激光束输出 光纤光栅 激光束输出 Pump LD 有源光纤 当前33页，共54页，星期日。 第三十三页，共五十四页。 各类激光器中的光束质量对比 当前34页，共54页，星期日。 第三十四页，共五十四页。 掺稀土光纤激光器激射波长比较 波长范围 (nm) 掺杂粒子 能级跃迁 跃迁类型* ~550 Er3+ 4S3/2 → 4I15/2 3L ~850 Er3+ 4S3/2 → 4I13/2 4L 980~1000 Er3+ 4I11/2 → 4I15/2 3L 1500~1600 Er3+ 4I13/2 → 4I15/2 3L 1660 Er3+ 2H11/2 → 4I9/2 4L 1720 Er3+ 4S3/2 → 4I9/2 4L 900~950 Nd3+ 4F3/2 → 4I9/2 3L 1020~1150 Nd3+ 4F3/2 → 4I11/2 4L 1320~1400 Nd3+ 4F3/2 → 4I13/2 4L 970~1150 Yb3+ 5F5/2 → 5F7/2 3L *: 3L: 三能级; 4L: 四能级 当前35页，共54页，星期日。 第三十五页，共五十四页。 Yb有源光纤能级结构和吸收激射特性 Ytterbium Electronic structure: 4f145d06s2 2 F 5/2 g 11630 f 11000 e 10260 cm -1 d 1490 c 1060 b 600 a 0 2 F 7/2 Cross Section data from Nufern () A B D C 当前36页，共54页，星期日。 第三十六页，共五十四页。 光纤激光器和光纤放大器 有源光纤 泵浦源 耦合器 高反 FBG 低反 FBG 隔离器 输出尾纤 有源光纤 泵浦源 耦合器 隔离器 输出尾纤 半导体激光器做种子源 当前37页，共54页，星期日。 第三十七页，共五十四页。 环形腔光纤激光器 1480nm Pump diode EDF Apodized FBG Circulator 90% 10% 1480/1550 nm WDM 3 2 1 Output Experimental Setup Optical spectra with different scanning span 5 minutes interval 2 hours stability Stability over 2 hours 当前38页，共54页，星期日。 第三十八页，共五十四页。 有源双包层光纤技术 折射率 涂覆层 外包层 内包层 有源纤芯 泵浦光输入 双包层有源光纤 激光输出 偏心内包层 D型内包层 矩形内包层 八边形内包层 Cladding radius: 400um 当前39页，共54页，星期日。 第三十九页，共五十四页。 双包层光纤激光器 - 模式转换 当前40页，共54页，星期日。 第四十页，共五十四页。 小NA大模场面积光纤设计 当前41页，共54页，星期日。 第四十一页，共五十四页。 小NA大模场面积光纤设计 增加光纤中能量存储能力;降低非线性效应;提高输出功率 利用低数值孔径(NA)结构减少光纤中模式数目; 有源掺杂区集中在纤芯中间,对低阶高斯模具有较大增益 – 限制高阶模式获得增益; 折射率外环设计降低弯曲损耗。 H. L. Offerhaus, N. G. Broderick, and D. J. Richardson, “High energy single-transverse-mode Q-switched fiber laser based on a multimode large-mode-area erbium-doped fiber,” Optics Letters, Vol. 23, No. 21, 1998. 当前42页，共54页，星期日。 第四十二页，共五十四页。 一种窄线宽单频光纤激光器 1480nm Pump diode EDF Apodized FBG Circulator High finesse