高功率的光纖激光器及其包層泵浦技術(shù)
雙包層光纖的出現(xiàn)無(wú)疑是光纖領(lǐng)域的一大突破,它使得高功率的光纖激光器和高功率的光放大器的制作成為現(xiàn)實(shí)。自1988年E Snitzer首次描述包層泵浦光纖激光器以來(lái),包層泵浦技術(shù)已被廣泛地應(yīng)用到光纖激光器和光纖放大器等領(lǐng)域,成為制作高功率光纖激光器首選途徑。
包層泵浦技術(shù),由四個(gè)層次組成:①光纖芯;②內(nèi)包層;③外包層;④保護(hù)層。將泵光耦合到內(nèi)包層(內(nèi)包層一般采用異形結(jié)構(gòu),有橢圓形、方形、梅花形、D形及其六邊形等等),光在內(nèi)包層和外包層(一般設(shè)計(jì)為圓形) 之間來(lái)回反射,多次穿過(guò)單模纖芯被其吸收。這種結(jié)構(gòu)的光纖不要求泵光是單模激光,而且可對(duì)光纖的全長(zhǎng)度泵浦,因此可選用大功率的多模激光二極管陣列作泵源,將約70%以上的泵浦能量間接地耦合到纖芯內(nèi),大大提高了泵浦效率。
包層泵浦技術(shù)特性決定了該類激光器有以下幾方面的突出性能。
1、高功率
一個(gè)多模泵浦二極管模塊組可輻射出100瓦的光功率,多個(gè)多模泵浦二極管并行設(shè)置,即可允許設(shè)計(jì)出很高功率輸出的光纖激光器。
2、無(wú)需熱電冷卻器
這種大功率的寬面多模二極管可在很高的溫度下工作,只須簡(jiǎn)單的風(fēng)冷,成本低。
3、很寬的泵浦波長(zhǎng)范圍
高功率的光纖激光器內(nèi)的活性包層光纖摻雜了鉺/鐿稀土元素,有一個(gè)寬且又平坦的光波吸收區(qū)(930-970nm),因此,泵浦二極管不需任何類型的波長(zhǎng)穩(wěn)定裝置
4、效率高
泵浦光多次橫穿過(guò)單模光纖纖芯,因此其利用率高。
5、高可靠性
多模泵浦二極管比起單模泵浦二極管來(lái)其穩(wěn)定性要高出很多。其幾何上的寬面就使得激光器的斷面上的光功率密度很低且通過(guò)活性面的電流密度亦很低。這樣一來(lái),泵浦二極管其可靠運(yùn)轉(zhuǎn)壽命超過(guò)100萬(wàn)小時(shí)。
目前實(shí)現(xiàn)包層泵浦光纖激光器的技術(shù)概括起來(lái)可分為線形腔單端泵浦、線形腔雙端泵浦、全光纖環(huán)形腔雙包層光纖激光器三大類,不同特色的雙包層光纖激光器可由該三種基本類型拓展得到。
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