高功率光纖激光器

　　下圖是來(lái)自俄羅斯技術(shù)的IPG公司的高功率光纖激光器的原理圖，按激光器三大組成部分淺析如下：

　　工作物質(zhì)-----雙包層特種光纖：

　　1、單模纖芯由摻鐿離子等元素的石英材料構(gòu)成，作為激光振蕩通道；而內(nèi)包層則由橫向尺寸和數(shù)值孔徑比纖芯大的多、折射率比纖芯小的純石英材料構(gòu)成，它是接受多模LD泵浦光的多模光纖；正是因?yàn)閾诫s激活纖芯和接受多模泵浦光的多模內(nèi)包層分開，才得以實(shí)現(xiàn)了多模光泵浦而單模光輸出的可能，從而無(wú)形化解了激光功率和光束質(zhì)量這一矛盾。

　　2、整個(gè)雙包層光纖采用D型等結(jié)構(gòu)，旋光效應(yīng)小，吸收充分，光光轉(zhuǎn)換80%以上。

　　3、光纖兩側(cè)生出無(wú)數(shù)杈纖，每分衩可與帶尾纖的LD無(wú)縫耦合形成分點(diǎn)泵浦，可*地提高輸出功率，同時(shí)又避免了傳統(tǒng)端泵帶來(lái)的一系列熱效應(yīng)問(wèn)題。

　　5、光纖采用比普通玻璃性能更好的石英材料制成，同時(shí)摻雜耐高輻射離子，整段光纖可承受高達(dá)10,000W的激光能量而不會(huì)出現(xiàn)熱損傷情況。

　　6、Yb3+沒(méi)有激發(fā)態(tài)吸收，可高濃度摻雜，同時(shí)光纖可達(dá)幾百米，一可大大提高激光增益，二又增大了散熱面積；光纖盤在熱沉上，簡(jiǎn)單風(fēng)冷便可穩(wěn)定工作。

　　7、Yb3+的吸收譜比Nd3+要寬10倍，對(duì)LD光源模式十分寬松，幾乎不受波長(zhǎng)溫漂的影響，可大大轉(zhuǎn)換效率。

　　8、Yb3+能級(jí)為簡(jiǎn)單的二能級(jí)，亞穩(wěn)態(tài)壽命是Nd3+的三倍，小功率泵源就可在激發(fā)態(tài)積累貯存大量的能量，十分合適在極窄的纖芯內(nèi)形成高密度的離子數(shù)反轉(zhuǎn)，從而可輸出穩(wěn)定的強(qiáng)激光。

光學(xué)諧振腔----光纖光柵：

　　1、光纖光柵是利用光纖材料的光敏性：即外界入射光子和纖芯相互作用而引起后者折射率的*性變化，用紫外激光直接寫入法在單模光纖的纖芯內(nèi)形成的空間相位光柵，其實(shí)質(zhì)是在纖芯內(nèi)形成一個(gè)窄帶的濾光器或反射鏡。

　　2、光纖光柵是被刻在纖芯的兩端，當(dāng)激活離子發(fā)射出一連續(xù)寬帶光傳輸?shù)焦鈻艜r(shí)，它會(huì)有選擇地反射回相應(yīng)的一個(gè)窄帶光（如1064nm），并沿原傳輸光纖返回振動(dòng)；其余雜光則直接透射或發(fā)射到光纖外濾掉。

　　3、光纖光柵是在纖芯本身上刻錄的，與光纖連成一體高度融合，不占任何額外體積，無(wú)任何插損，不怕任何振動(dòng)和雜物的侵入。

　　4、光纖光柵起著激光選頻、反饋和放大的功能，從而巧妙地取代了鏡片式傳統(tǒng)光學(xué)諧振腔，從根本上解決了震動(dòng)、灰塵和潮濕等引起的一系列光路需調(diào)節(jié)的煩瑣問(wèn)題。

　　5、一般的通訊光纖光柵是溫度敏感的，要承受高功率激光輻射，則必須采用負(fù)膨脹材料封裝光纖光柵，把溫漂系數(shù)控制在0.001nm/oC以下。

　　泵浦系統(tǒng)-----側(cè)面泵浦：

　　1、采用杈纖直接熔接耦合進(jìn)行側(cè)泵，一無(wú)需任何光學(xué)元件，二可避免損傷光纖端面，三是容易提高泵源的注入。

　　2、新穎的蜈蚣式側(cè)泵方式：光纖兩側(cè)生許多纖杈與LD尾纖直接熔接，從各個(gè)不同點(diǎn)進(jìn)行單個(gè)泵浦，可避免強(qiáng)激光單點(diǎn)引起的非線性效應(yīng)和模式惡化。

　　3、采用多個(gè)高功率LD單管代替LD集成陣列作泵浦源，一可提高光源的模式，二是易于泵源的散熱提高壽命，三有利于維修更換。

　　4、采用發(fā)光面很寬的LD（100-250us）作為泵源可大大降低LD發(fā)光點(diǎn)所承受的光功率密度提高其壽命，一般可達(dá)100,000小時(shí)。