光纤激光器主要由泵源,耦合器,掺稀土元素光纤,谐振腔等部件构成。泵 源由一个或多个大功率激光二极管构成, 其发出的泵浦光经特殊的泵浦结构耦合 入作为增益介质的掺稀土元素光纤,泵浦波长上的光子被掺杂光纤介质吸收,形 成粒子数反转,受激发射的光波经谐振腔镜的反馈和振荡形成激光输出。
现在来 介绍几种波长的光纤激光器。 最长的一种 2.8 μm 附近 (掺 Ho3+,Er3+ )光纤激光器,该波段光纤激光器 在生物、 医疗等领域具有潜在的应用。 此外 2.8 μm 光纤激光器还可以用作中远 红外激光器的抽运光源, 利用 Er3+离子的 4I11/2→4I13/2 和 Ho3+离子的 5I6→5I7 跃迁发射, 可获得波长位于 2.8 μm 附近的激光输出。 由于 2.8 μm 附近激光发 射需要基质材料具有低声子能量和高的光学透过率, 所以一般采用氟化物玻璃作 为光纤基质。 其次是 2.0 μm 附近 (掺 Tm3+,Ho3+) 光纤激光器,2.0 μm 激光是人眼 安全的激光,在气象监测、激光测距、激光雷达、遥感等方面具有广泛应用。此 外,水分子在 2.0 μm 附近有强烈的中红外吸收峰,用该波段激光进行手术,有 利于加快血液凝结,减小手术创伤,中红外光纤激光器在医疗和生命科学领域也 具有重要的应用。于 2.0 μm 附近中红外激光输出的激光激活粒子主要有 Tm3+ 和 Ho3+离子等。 利用 Tm3+离子的 3F4→3H6 和 Ho3+离子的 5I7→5I8 跃迁发射, 可分别获得波长位于 2.0 μm 和 2.1μm 附近的激光输出。 接着就是 1.5 μm 附近 (掺 Er3+,Er3+/Yb3+) 光纤激光器,由于激光输出 波长位于石英光纤的 1.5 μm 光通信窗口附近, Er3+掺杂以及 Er3+/Yb3+共掺 对 玻璃光纤的激光输出性能的深入研究, 关于 1.5 μm 附近光纤激光器的研制已较 成熟。 目前最短的就是 1.0 μm 附近 (掺 Yb3+,Nd3+) 光纤激光器,1.0 μm 附 近光纤激光器由于在光纤通信、激光制导、倍频激光光源、抽运光源等领域的应 用而得到了广泛研究。1.0 μm 附近光纤激光器的掺杂稀土离子主要有 Yb3+离 子和 Nd3+离子等。在 Nd3+离子掺杂光纤中实现了 Nd3+离子 4F3/2→4I9/2 的激 光发射,该激光波长在 900~945 nm 内可调。而后,随着激光抽运光源的完善, Yb3+离子掺杂光纤激光器也被成功研制出来,其激光输出波长的调谐范围达到 1.01~1.16 μm。
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