1 光纖激光器的特性
光纖激光器的輸出波長范圍在400~3400nm之間,可應(yīng)用于:光學數(shù)據(jù)存儲,光學通訊,傳感技術(shù),光譜和醫(yī)學應(yīng)用等多種領(lǐng)域。目前發(fā)展較為迅速的是摻鉺光纖激光器,光纖光柵激光器,窄線寬可調(diào)諧光纖激光器以及高功率的雙包層光纖激光器。與其他激光器相比有其他無法比擬的優(yōu)點。
1)小型輕量化
光纖體積小,可以彎曲,做到了小型輕量化。安裝靈活,使用方便。
2)增益高,轉(zhuǎn)換效率高
光纖激光器中光纖即是激光介質(zhì)又是光的波導(dǎo)介質(zhì),因此泵浦光的耦合效率相當高,加之光纖激光器能方便的延長增益長度,以便泵浦光充分吸收,即使光纖單位長度的增益較小,相互作用長度也很長,但是還可以得到足夠的綜合增益。而且泵浦光被封閉在光纖中,所以可以實現(xiàn)高效率泵浦光-光轉(zhuǎn)換效率約為70%;電-光轉(zhuǎn)換效率約為30%。
3)更易大功率
光纖的幾何形狀具有很大的表面積/體積比,散熱快,它的工作物質(zhì)的熱負荷小,可以串聯(lián)和并聯(lián),所以很容易增加輸出功率。能產(chǎn)生高亮度和高峰值功率,已達140mW/cm2。
4)光束品質(zhì)高
光纖的數(shù)值孔徑小,容易聚光。由此可以達到大功率密度化,實現(xiàn)高分辨率加工。具有較好的單色性,方向性和溫度穩(wěn)定性。
5)寬增益光譜
摻稀土類硅玻璃光纖復(fù)雜的晶體場的影響,顯示出沒有微細結(jié)構(gòu)的寬光譜增益能級,有YAG晶體相比,可以實現(xiàn)寬帶的光放大。可在很寬光譜范圍內(nèi)(455-3500nm)設(shè)計運行,加之玻璃光纖的應(yīng)光譜相當寬,插入適當?shù)牟ㄩL選擇器即可得到可調(diào)諧光纖激光器,調(diào)諧范圍已達到80nm。
6)穩(wěn)定性好
激光在光纖波導(dǎo)內(nèi)產(chǎn)生與傳輸,只要光纖固定,光速被限制在光纖內(nèi),沒有空間光學元件,因此不容易受到塵埃附著和周圍環(huán)境的熱,機械的影響。
7)長距離傳輸
從光纖激光器輸出的激光,可以高效率地耦合到傳輸光纖中,使用傳輸用光纖可以對激光本體遠離的加工對象進行加工。
2 光纖放大器
采用光纖為增益介質(zhì)的光信號放大系統(tǒng)稱為光纖放大器。光纖放大器分為摻稀土光纖放大器和光纖拉曼放大器兩大類。
使用Er光纖的光纖發(fā)達其為摻Er光纖放大器(ErbiumDoped Fiber Amplifier, EDFA),相應(yīng)的使用Yb光纖的放大器稱為摻Y(jié)b光纖發(fā)達其(YtterbiumDoped Fiber Amplifier, YDFA)。基本的光纖放大器結(jié)構(gòu)如下圖,三種前向泵浦系統(tǒng),后向泵浦系統(tǒng),雙向泵浦系統(tǒng)

圖5 前向泵浦系統(tǒng)

圖6 后向泵浦系統(tǒng)

圖7 雙向泵浦系統(tǒng)