光纖激光器作為目前最為活躍的激光光源器件,是在EDFA技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的技術(shù),它是激光技術(shù)的前沿課題。
早在1961年,美國(guó)光學(xué)公司的E.Snitzer等就在光纖激光器領(lǐng)域進(jìn)行了開創(chuàng)性的工作,但由于相關(guān)條件的限制,其實(shí)驗(yàn)進(jìn)展相對(duì)緩慢。而80年代英國(guó)Southhampton大學(xué)的S.B.Poole等用MCVD法制成了低損耗的摻鉺光纖,從而為光纖激光器帶來了新的前景。
近期,隨著光纖通信系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用和發(fā)展,超快速光電子學(xué)、非線性光學(xué)、光傳感等各種領(lǐng)域應(yīng)用的研究已得到日益重視。其中,以光纖作基質(zhì)的光纖激光器,在降低閾值、振蕩波長(zhǎng)范圍、波長(zhǎng)可調(diào)諧性能等方面,已明顯取得進(jìn)步,是目前光通信領(lǐng)域的新興技術(shù),它可以用于現(xiàn)有的通信系統(tǒng),使之支持更高的傳輸速度,是未來高碼率密集波分復(fù)用系統(tǒng)和未來相干光通信的基礎(chǔ)。目前光纖激光器技術(shù)是研究的熱點(diǎn)技術(shù)之一。本文就近年來國(guó)外幾種新型的光纖激光器技術(shù)加以闡述。
光纖激光器原理
利用摻雜稀土元素的光纖研制成的光纖放大器給光波技術(shù)領(lǐng)域帶來了革命性的變化。由于任何光放大器都可通過恰當(dāng)?shù)姆答仚C(jī)制形成激光器,因此光纖激光器可在光纖放大器的基礎(chǔ)上開發(fā)。目前開發(fā)研制的光纖激光器主要采用摻稀土元素的光纖作為增益介質(zhì)。由于光纖激光器中光纖纖芯很細(xì),在泵浦光的作用下光纖內(nèi)極易形成高功率密度,造成激光工作物質(zhì)的激光能級(jí)“粒子數(shù)反轉(zhuǎn)”。因此,當(dāng)適當(dāng)加入正反饋回路(構(gòu)成諧振腔)便可形成激光振蕩。另外由于光纖基質(zhì)具有很寬的熒光譜,因此,光纖激光器一般都可做成可調(diào)諧的,非常適合于WDM系統(tǒng)應(yīng)用。
和半導(dǎo)體激光器相比,光纖激光器的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在:光纖激光器是波導(dǎo)式結(jié)構(gòu),可容強(qiáng)泵浦,具有高增益、轉(zhuǎn)換效率高、閾值低、輸出光束質(zhì)量好、線寬窄、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高等特性,易于實(shí)現(xiàn)和光纖的耦合。
對(duì)于光纖激光器的特性主要應(yīng)考慮以下幾點(diǎn):
(1)閾值應(yīng)越低越好;
(2)輸出功率與抽運(yùn)光功率的線性要好;
(3)輸出偏振態(tài);
(4)模式結(jié)構(gòu);
(5)能量轉(zhuǎn)換效率;
(6)激光器工作波長(zhǎng)等。