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大功率光纤激光器技术及应用详解
2021-05-14 [47964]
本文摘要:所谓光纤激光器,就是以掺稀土光纤为增益介质的激光器,其发展历史和激光技术一样广泛。

所谓光纤激光器,就是以掺稀土光纤为增益介质的激光器,其发展历史和激光技术一样广泛。早在20世纪60年代,美国光学公司的E. Snitzer等人就提出了在光纤激光器和放大器中掺杂稀土元素的想法。然而,直到20世纪80年代,随着激光二极管泵浦技术的发展和双包层光纤的明确提出,光纤激光器才进入蓬勃发展的阶段。

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近十年来,国际上涌现出了适用于不同用途和领域的光纤激光器。光纤激光器具有传统激光器无法比拟的巨大优势:输入光束质量好、体积小、加热结构简单、能量转换效率高,大大降低了运行成本,使其发展迅速。1工作原理和关键技术与其他类型的激光器一样,光纤激光器主要由三个元件组成:泵浦源、谐振腔和增益介质,具体包括泵浦LD、DCDF、大模场FBG和光纤合路器等。

如图L的右图所示.光纤激光器的所有器件都可以由光纤介质制成,因此光纤技术是要求光纤激光器性能的关键因素。1.1特殊光纤技术最初,光纤激光器使用直径大于10m的掺杂纤芯作为激光和泵浦光的联合波导。由于激光二极管泵浦光不能从面积较大的端面传输到纤芯,也不能使用单模激光二极管泵浦光,因此泵浦耦合效率很低,光纤激光器的输出功率也不低,这就使得它可以在光纤激光器中得到应用。1988年,E. Snitzer等人明确提出了基于包层泵浦技术的双包层光纤,解决了这个问题。

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双包层光纤的结构如图2右图所示,它是在单包层光纤的基础上,在周围增加一个纤芯,减少一个内包层作为泵浦光的传输波导。多模泵浦光可以在内包层中传输,并极大地穿过纤芯被掺杂离子吸收,而产生的激光仍然由纤芯波导传输,以保证其低光束质量。双包层光纤的内包层直径一般为40 ~ 500 m,NA一般在0.2 ~ 0.5之间,以传输大功率多模泵浦光;掺杂芯的直径一般为5-50m,NA在0之间。

050和22。对于大模场面积的双包层光纤,虽然理论上其纤芯与多模相对,但可以通过倾斜损耗等方法用单模激光输入。由于内包层的截面积和数值孔径较小,可以允许千瓦级多模半导体泵浦激光器向其中传输,从而大大提高了光纤激光器的单模输出功率。

纤芯的掺杂浓度是基于获得低泵浦吸收、防止浓度猝灭效应和热问题以及降低背景损耗。


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