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光纖激光器原理與特性詳解
一、簡介
光纖激光器，英文名稱為Fiber Laser，是一種以摻稀土元素的玻璃光纖為增益介質來產生激光輸出的裝置。光纖激光器可在光纖放大器的基礎上進行開發(fā)，由于光纖激光器中光纖纖芯很細，因此在泵浦光作用下，光纖內部功率密度高，使得激光能級出現“粒子數反轉”現象，在此基礎上，再通過正反饋回路構成諧振腔，便可在輸出處形成激光振蕩。
二、結構
光纖激光器的結構類似于傳統(tǒng)的固體激光器、氣體激光器，主要由泵浦源、增益介質、諧振腔三大部分構成，如下圖所示。其中，泵浦源一般為高功率的半導體激光器，增益介質為摻稀土元素的玻璃光纖，諧振腔由耦合器或光纖光柵等構成。
三、原理
在上圖中，由泵浦源發(fā)出的泵浦光通過一面反射鏡耦合進入增益介質中，由于增益介質為摻稀土元素光纖，因此泵浦光被吸收，吸收了光子能量的稀土離子發(fā)生能級躍遷并實現粒子數反轉，反轉后的粒子經過諧振腔，由激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)，釋放能量，并形成穩(wěn)定的激光輸出。
四、特點
特點一：由于光纖纖芯直徑小，在纖芯內容易形成高功率密度，因此光纖激光器具有較高的轉換效率、較低的闕值、較高的增益、較窄的線寬、且可方便的實現與當前光纖通信系統(tǒng)的連接。
特點二：由于光纖具有很好的柔繞性，因此光纖激光器具有小巧靈活、結構緊湊、性價比較高、且更易于系統(tǒng)的集成的特點。
特點三：與傳統(tǒng)的固體激光器、氣體激光器相比，光纖激光器的能量轉換效率較高、結構較緊湊、可靠性高、且適合大批量的生產。
特點四：與半導體激光器相比，光纖激光器的單色性較好、調制時可產生較小的啁啾和畸變、且與光纖的耦合損耗較小。
和半導體激光器相比，光纖激光器的*性主要體現在：光纖激光器是波導式結構，可容強泵浦，具有高增益、轉換效率高、閾值低、輸出光束質量好、線寬窄、結構簡單、可靠性高等特性，易于實現和光纖的耦合。
我們可以從不同的角度對光纖激光器進行分類，如根據光纖激光器的諧振腔采用的結構可以將其分為Fabry-Perot腔和環(huán)行腔兩大類。也可根據輸出波長數目將其分為單波長和多波長等。
對于不同類型光纖激光器的特性主要應考慮以下幾點：
(1)閾值應越低越好;
(2)輸出功率與抽運光功率的線性要好;
(3)輸出偏振態(tài);
(4)模式結構;
(5)能量轉換效率;
(6)激光器工作波長等。