光纖激光器的結(jié)構(gòu)及工作原理

　　光纖激光器和傳統(tǒng)的固體、氣體激光器一樣。光纖激光器基本也是由泵浦源、增益介質(zhì)、諧振腔三個(gè)基本的要素組成。泵浦源一般采用高功率半導(dǎo)體激光器(LD)，增益介質(zhì)為稀土摻雜光纖或普通非線性光纖，諧振腔可以由光纖光柵等光學(xué)反饋元件構(gòu)成各種直線型諧振腔，也可以用耦合器構(gòu)成各種環(huán)形諧振腔泵浦光經(jīng)適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)系統(tǒng)耦合進(jìn)入增益光纖，增益光纖在吸收泵浦光后形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)或非線性增益并產(chǎn)生自發(fā)輻射所產(chǎn)生的自發(fā)輻射光經(jīng)受激放大和諧振腔的選模作用后．最終形成穩(wěn)定激光輸出。

　　光纖激光器的工作原理

　　摻稀土元素的光纖放大器促進(jìn)了光纖激光器的發(fā)展，因?yàn)楣饫w放大器可以通過適當(dāng)?shù)姆答仚C(jī)理形成光纖激光器。當(dāng)泵浦光通過光纖中的稀土離子時(shí)．就會(huì)被稀土離子所吸收。這時(shí)吸收光子能量的稀土原子電子就會(huì)激勵(lì)到較高激射能級(jí)，從而實(shí)現(xiàn)離子數(shù)反轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)后的離子數(shù)就會(huì)以輻射形式從高能級(jí)轉(zhuǎn)移到基態(tài)，并且釋放出能量，完成受激輻射。從激發(fā)態(tài)到基態(tài)的輻射方式有2種：自發(fā)輻射和受激輻射。其中，受激輻射是一種同頻率、同相位的輻射，可以形成相干性很好的激光。激光發(fā)射是受激輻射遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過自發(fā)輻射的物理過程，為了使這種過程持續(xù)發(fā)生，必須形成離子數(shù)反轉(zhuǎn)．因此要求參與過程的能級(jí)應(yīng)超過2個(gè)，同時(shí)還要有泵浦源提供能量。

　　光纖激光器實(shí)際上也可以稱為波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器．通過它可以將泵浦波長(zhǎng)光轉(zhuǎn)換為所需的激射波長(zhǎng)光。例如，摻鉺光纖激光器將980nm的泵浦光進(jìn)行泵浦，輸出1550nm的激光。激光的輸出可以是連續(xù)的，也可以是脈沖形式的。激光輸出是連續(xù)的還是脈沖輸出形式主要依賴于激光工作介質(zhì)．如果是連續(xù)形式輸出，激光上能級(jí)的自發(fā)發(fā)射壽命必須高于激光下能級(jí)以獲得較高的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。如果是脈沖形式輸出．激光下能級(jí)的壽命就會(huì)超過上能級(jí)，此時(shí)就會(huì)以脈沖的形式輸出光纖激光器有2種激射狀態(tài)：三能級(jí)和四能級(jí)激射。