光纤激光器

leehunter

这么说光纤光栅主要起射作用了？，一般光纤激光器都需要什么波长的光纤光栅呢？

Ge

那你就去看他的荧光谱线了!

leehunter

我还看过一种光纤激光器，利用两个偏振控制器，一个偏振相关光隔离器，一段掺铒光纤，两个3dB耦合器构成一个环路，光输入这个环路中，不断增益，直至到达要求输出。
这种光纤激光器相比乏味的那一种有什么优缺点呢？（我没找到该图，憾）

Ge

  该款激光只用于光通讯!

  它采用了两个3dB耦合器构成一个光纤环,利用光程不同,形成光强度调制.

  光纤环起到了Q开关和反射镜的作用.



  

  

hechao123

幸福时光的话......我大学毕业做的就是掺镱双包层光纤激光器,光纤是自己做的(并非我做的,是学校自己做的,光栅是去俄罗斯照的,离开学校这么久,现在还有同学继续做这个课题,拉曼,多波长...我的总的感觉其实搞来搞去还是搞耦合,说不想分析分析光谱,改善改善波导结构,甚至研究研究侧泵的东东,都有阿...然而就是没钱.能级分析,速率方程东西很多很多,然而还是没钱,或者是钱用的方法不对吧.光纤激光器自然不神秘,现在国内缺乏突破的还是侧泵的实现,这是个工艺的问题

hechao123

双包层的理解是形成载流子与光子的密度不同,纯粹的几何光线反射图像是唯像的.双包层是为了降低光子密度,而提高了载流子密度,所以泵浦变得容易,增益就高.光纤激光器通常是4层波导结构,不能用处理固体激光器有源腔的理论来处理,谈它的热透镜是不必要的,波导结构应该没有这个概念.光纤光栅通常是紫外线刻的,起到前腔镜的作用,以及选频.我对光纤激光器理解比较肤浅,也许不太正确

hechao123

光纤激光器有着其他激光器众多无法比拟的优点，低阈值，高效率，窄线宽，可调谐性。但是，由于泵光(pump)较难耦合到光纤芯中，因此光纤激光器通常被认为是一种低功率的光子源。
双包层有效的解决的这一问题。双包层光纤激光器出现，使得光纤激光器的功率大幅度的提高。目前国际上连续输出功率10~20W光纤激光器已达到商用水平，实验室水平已达到110W，这种高功率输出的双包层光纤激光器在光纤Raman放大器，掺铒光纤放大器(EDFA),空间光通信，光传感，航天航空，生命科学等领域将获得广泛应用。]
在1978年，Hill发现了掺锗光纤的紫外光敏特性，并展示在光纤芯部形成光栅的可行性。十年之后，Meltz等人发展了横向侧面曝光光纤光栅制作技术，推动了光纤光栅技术的发展，随后又发展了相位掩模制作技术以及在光纤拉制过程中在线光纤光栅的制作方法。
双包层光纤比常规光纤增加了一个内包层，内包层几何尺寸和数值孔径远大于纤芯，折射率略小于外包层。这样，泵光耦合到内包层，光在内包层和外包层之间来回反射，多次穿过单模纤芯被其吸收.，使输出功率提高了3~4个数量级。折射率分布如图。这种结构的光纤不要求泵光是单模激光，而且可对光纤全长度泵浦。因此可选用大功率的多模激光二极管阵列。双包层光纤的设计应兼顾光的注入效率和泵浦速率的不同要求，前者要求较大尺寸的包层波导。而后者则要求较小尺寸的包层波导。泵光被掺杂粒子的吸收率正比与内包层和外包层的面积比，最佳面积比应权衡光纤的耦合效率（大半径比）和器件的效率（与泵光功率有关），研究表明，最佳面积比约为100。Yb3+双包层光纤在915nm,940nm，976nm有两个吸收带。976nm处峰值最大。实验得到的光谱如下图。对短波辐射跃迁，Yb3+能级系统是一个三能级系统，而对长波辐射跃迁，掺Yb3+系统是一个四能级系统。
  把光纤做成具有精确控制反射率的反射镜的方法是沿其长度长度方向感生周期性折射率变化，即在光纤中建立一个相位光栅。光纤光栅是通过改变光纤芯区折射率，产生小的周期性调制而形成的。其折射率变化通常仅在10E-5~10E-3
之间。将光纤置于周期性空间变化的紫外光源下即可在光纤中产生这样的折射率变化。  光纤芯中的折射率调制周期Λ有下式给出 Λ=λuv/2sin(θ/2). Λuv是紫外光源波长，θ是两束相干光束之间的夹角。由于周期性的折射率扰动会对很窄的一小段光谱产生影响，因此，如果宽带光波在光栅中传输时，入射光能将在相应频率上被反射回来，其余的透射光谱则不受影响。这样，光线光栅起到了光波选择反射镜的作用。这种光栅被称为布拉格(Bragg)光栅，反射条件成为布拉格条件。反射中心波长有下式确定 λB = 2neffΛ.这里neff是光纤芯区的有效折射率，光栅栅距周期Λ可通过改变两相干紫外光束相对角度而调整。通过这种方法，就可以制作出不同反射波长的布拉格光栅
激光器的增益光纤，Yb3+双包层光纤，内包层为园形。其结构参数是：纤芯的横场直径为5mm,数值孔径NA=0.158,折射率为1.466,纤芯与内包层相对折射率差ΔN=0.01,内包层的直径为127mm,NA=0.36。大的横向尺寸、大数值孔径的内包层易于接收大量泵浦光。掺杂浓度以吸收系数表示为:当λ=976nm时,α=6dB/m,其吸收光谱如上图所示。测量表明，Yb3+在915nm、、976nm、附近共有两个吸收带。前一个吸收带的吸收系数较大，带宽较宽。976nm处的吸收峰系数较小。这个结果显然与Yb离子的吸收特性光谱有出入，究其原因可能是光纤中的杂质或光纤结构缺陷引起的。根据国内半导体激光器（LD）的工艺水平，实验采用976nm激光波长的多模LD作泵浦光源（中科院半导体所制作）。其尾纤的最大输出功率为5ｗ，尾纤芯径为400mm，NA=0.22。为了使泵光的工作波长与光纤的吸收谱相匹配采用了一个温度控制系统，使LD的工作波长随温度变化的漂移量控制在±2nm。
    实验采用准直—聚焦耦合系统，这是由于其加工方便、结构紧凑、稳定性比较好，尤其是在介质镜作为波长选择器的情况下，二色镜可直接镀在自聚焦透镜的端面上，使激光系统结构紧凑、减少了系统的损耗。经精心设计之后耦合效率能达85%以上。
  激光系统用一个光纤光栅（俄罗斯普物所研制）作波长选择器，光纤的另一个端面作输出镜构成F—P型光学谐振腔。光纤光栅对中心波长为1060nm的激光有15%的反射率，其3dB带宽为0.1nm。输出激光的光谱特性用光谱仪（MS9001B1）探测，功率用功率计测量。

hechao123

上面是当年做论文是抄的一些内容,现在看起来相当惭愧,毫无建树,供对光纤激光器有疑惑的参考

Ge

  hechao123,你是清大的还是航空航天大学的?

  这篇论文是您自己写的吗? 如果在5年之前写出来的, 您应该是很了不起的了!

  不知道您现在在哪家公司工作, 希望多交流交流!

  其实, 你这是我看过的比较有价值的文章!

  谢谢!

  

leehunter

我们自己生产光纤光栅，不过我们用来做色散补偿器、增益平坦滤波器、可调谐滤波器的，我们不做有源的研发，原来也想搞光纤激光器，但是听说挺难得就没做

linushui

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