如果说光纤,很可能会想到上网用的网线。然而,光纤激光器是一种非常特殊的光纤,它们不只是传输先前存在的激光而是生成它。让我们了解一下光纤激光器的工作原理。
一、光纤激光器基础知识
1、光泵
所有光纤的中心是纤芯。由于全内反射,这就是包含光线的地方。在光纤激光器的情况下,纤芯(通常是石英玻璃)包含稀土元素原子,称为掺杂剂。这些掺杂剂,通常是镱或铒,负责产生所需的激光。但在它们能够产生激光之前,掺杂剂必须首先积累能量。这就是光泵发挥作用的地方。
2、激光器
如果熟悉CO 2激光器或二极管激光器,那么你就会知道这些类型的激光器是电泵浦的,这意味着电流流过激光介质以激发原子。光泵浦与其等效,只是能源不是电,准确地说激光。在某种程度上,这意味着光纤激光器是激光驱动的。一旦稀土原子被泵浦激光激发,它们就准备好进行受激发射并准备好进行一些光放大。
3、单模和多模光纤
过去,使用光纤激光器意味着要在光束质量和高功率之间做出选择,牺牲一个为代价。
这是因为单模和多模光纤的工作方式。单模光纤激光器足够小,只能传播一种模式的光。这对信号质量非常有利,但对泵浦光提出了如此严格的模态和对准要求,以至于无法获得高功率。多模光纤恰恰相反。它们可以很容易地与更高功率的泵浦激光器耦合,但由此产生的强度分布由多种模式组成,这会混淆强度分布。
4、光束质量
在不牺牲光束质量的情况下获得高功率的关键在于将两种类型的光纤结合在双包层光纤设计中。
在此设计中,(多模)无源光纤包层围绕着(单模)稀土掺杂纤芯。包层可以传输不同模式的高功率泵浦光,这将与纤芯中的模式重叠,从而实现能量向纤芯的传输。
二、光纤激光器的优势
1、方便
光纤激光器通常比同等功率的其他激光器更紧凑,当然,激光器位于柔性光纤中,简化了光束的传输。
2、高功率
将增益介质传播到很远的距离意味着两件事。首先,您可以获得大量放大,其次,疏散热量不是问题,因为可用表面太多了。
3、可靠的光束质量
即使存在热和振动等环境干扰,光纤激光器也能产生和传输高质量的光束。
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