如果說光纖,很可能會想到上網(wǎng)用的網(wǎng)線。然而,光纖激光器是一種非常特殊的光纖,它們不只是傳輸先前存在的激光而是生成它。讓我們了解一下光纖激光器的工作原理。
一、光纖激光器基礎(chǔ)知識
1、光泵
所有光纖的中心是纖芯。由于全內(nèi)反射,這就是包含光線的地方。在光纖激光器的情況下,纖芯(通常是石英玻璃)包含稀土元素原子,稱為摻雜劑。這些摻雜劑,通常是鐿或鉺,負責產(chǎn)生所需的激光。但在它們能夠產(chǎn)生激光之前,摻雜劑必須首先積累能量。這就是光泵發(fā)揮作用的地方。
2、激光器
如果熟悉CO 2激光器或二極管激光器,那么你就會知道這些類型的激光器是電泵浦的,這意味著電流流過激光介質(zhì)以激發(fā)原子。光泵浦與其等效,只是能源不是電,準確地說激光。在某種程度上,這意味著光纖激光器是激光驅(qū)動的。一旦稀土原子被泵浦激光激發(fā),它們就準備好進行受激發(fā)射并準備好進行一些光放大。
3、單模和多模光纖
過去,使用光纖激光器意味著要在光束質(zhì)量和高功率之間做出選擇,犧牲一個為代價。
這是因為單模和多模光纖的工作方式。單模光纖激光器足夠小,只能傳播一種模式的光。這對信號質(zhì)量非常有利,但對泵浦光提出了如此嚴格的模態(tài)和對準要求,以至于無法獲得高功率。多模光纖恰恰相反。它們可以很容易地與更高功率的泵浦激光器耦合,但由此產(chǎn)生的強度分布由多種模式組成,這會混淆強度分布。
4、光束質(zhì)量
在不犧牲光束質(zhì)量的情況下獲得高功率的關(guān)鍵在于將兩種類型的光纖結(jié)合在雙包層光纖設(shè)計中。
在此設(shè)計中,(多模)無源光纖包層圍繞著(單模)稀土摻雜纖芯。包層可以傳輸不同模式的高功率泵浦光,這將與纖芯中的模式重疊,從而實現(xiàn)能量向纖芯的傳輸。
二、光纖激光器的優(yōu)勢
1、方便
光纖激光器通常比同等功率的其他激光器更緊湊,當然,激光器位于柔性光纖中,簡化了光束的傳輸。
2、高功率
將增益介質(zhì)傳播到很遠的距離意味著兩件事。首先,您可以獲得大量放大,其次,疏散熱量不是問題,因為可用表面太多了。
3、可靠的光束質(zhì)量
即使存在熱和振動等環(huán)境干擾,光纖激光器也能產(chǎn)生和傳輸高質(zhì)量的光束。
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