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你知道脉冲光纤激光器的这些种类吗?

发布时间:2019-11-14   点击次数:1139次
  调Q光纤激光器
  调 Q 的原理是在激光器内加入一个损耗可调节器件,在大部分时间区域内,激光器的损耗很大,几乎无光输出,在某一个极短的时间内,减小器件的损耗,从而使激光器输出一个强度极高的短脉冲。可以通过主动或者被动方式实现调 Q光纤激光器。主动技术一般是在腔内加入一个强度调制器,来控制激光器的损耗。被动技术是利用饱和吸收体或者其它非线性效应例如受激拉曼散射、受激布里渊散射等形成调 Q 机制。一般通过调 Q 方法产生的脉冲在纳秒量级。若想产生更短的脉冲则可以通过锁模方法实现。
  锁模光纤激光器
  可以通过主动锁模或者被动锁模方法来产生超短脉冲。受限于调制器的响应时间,主动锁模产生的脉宽较宽一般为皮秒量级;被动锁模利用的是被动锁模器件,响应时间很短,可以产生飞秒量级的脉冲。下面简单介绍一下锁模原理。 一个激光谐振腔里面有着无数个纵模,对于环形腔来说,纵模频率间隔等于/CC L ,C 为光速,CL 为信号光在腔内往返一周的光程长度。一般来说光纤激光器的增益带宽较大,会有大量的纵模同时运转,激光器所能容纳的模式总数取决于纵模间隔 ?ν 和增益介质的增益带宽。纵模间隔越小,介质的增益带宽越大,则能支持的纵模数越多。反之,则越少。
  对于光纤激光器来说,输出光场的特性取决于纵模的相位特性。如果所有模式相互独立,其相位间没有确定的关系,激光器的输出特性是多纵模振荡;如果所有模式有确定的位相关系,则输出的激光信号是超度脉冲,且峰值功率较大。
  当激光器处于多纵模振荡时,激光频谱是由等间隔纵模构成,振幅是无规则的,相位在 ?π 到 +π 之间随机分布;在时域内,其相位也是在一定范围内无规则起伏,导致强度分布类似噪声。当用响应时间为 T 的器件探测此激光器的光强时,接收到的光强 I (t )是所有满足激光器振荡条件的所有纵模光强的叠加。
  由于各纵模之间相位彼此相互独立无特定的位相关系,所以各纵模之间的相干项在时间平均下为零,输出光强是各个纵模平均输出光强之和,不会出现相干脉冲输出,此即为多模自由振荡激光器。
  与多模自由振荡激光器相反,如果能采取合适的措施,使相互独立的纵模在相位上存在一定的关系,即使得相邻纵模的位相差为一常数,则激光器的输出特性将大为不同,将会输出脉宽极窄、高峰值功率的脉冲。
  脉冲之间的光强接近于 0。也可以通过频谱分析仪观察锁模脉冲序列,如果激光器锁模后,则频谱仪会出现一系列稳定的等间距的尖峰,间距就是腔内的纵模间隔。如果激光器是自由振荡,则频谱仪上的信号是一些列不稳定无规则的尖峰。
  展宽脉冲光纤激光器
  由于孤子激光器的功率低,脉宽较宽且有克利边带,要输出更高功率,更短的脉冲,一个方法就是引入展宽脉冲光纤激光器,也叫色散管理孤子光纤激光器,其基本原理就是在激光谐振腔中引进正负色散两种光纤进行色散管理,这样谐振腔中的脉冲来回振荡的时候被周期性地展宽压缩,减少了一个周期内累积的非线性相移,可以提高激光器输出的单脉冲能量,用这种方法可以产生纳焦的飞秒脉冲。同时由于腔内色散是变化的,克利边带将无法产生,得到底座小的高质量脉冲(剩下的底座是高阶色散引起)。要用这种结构产生增益带宽极限的脉冲,腔内和腔外的色散均需要优化。
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