光纤激光器的原理、特点及其发展前景

双包层光纤激光器采用包层泵浦技术，利用高功率二极管阵列对双包层光纤进行有效地泵浦。多模泵浦光在双包层光纤的内包层中传输，纤芯的掺杂稀土离子吸收多模泵浦光并辐射出单模激光，将高功率、低亮度的泵浦光转换成衍射极限的，单模强激光输出。双包层光纤的独特结构使得泵浦光不必耦合到单模纤芯内，而是耦合到内包层中，极大地提高了耦合效率和入纤泵浦功率。再加上光纤所具有的高表面积/体积比，从而有效地消除了限制高功率激光器的激光介质热效应问题。双包层光纤激光激光器以其小巧灵活、全固化、低阈值以及有着衍射极限的光束质量等显著优点越来越受到人们的喜爱。双包层光纤与传统的单模光纤的区别在于，通过设计光纤结构和选择合适的材料-----内包层。以大功率多模激光器为泵浦源，通过包层泵浦技术将多模泵浦光耦合进入内包层。当泵浦光沿光纤内包层的纵向传播时将多次穿越纤芯，并逐渐被稀土离子所吸收，从而产生激光效应。光线在双包层光纤中的传播过程如图2所示。

 

图2：双包层光纤工作原理示意图

双包层光纤激光器最容易实现的结构为线性腔、端泵浦的形式，即在双包层光纤的两端加上激光双色镜，经过耦合系统的泵浦光从双包层光纤的一端进入光纤，产生的信号光在两个腔镜和双包层光纤组成的谐振腔中进行激光振荡，得到模式优质的激光输出。其基本结构如图3所示。

 

图3：掺杂双包层光纤激光器结构示意图