光纤激光器那些鲜为人知的秘密-光纤激光器的核心器件解析

光纤激光器已成为高集成度光纤激光器的中坚力量，由于光纤具有易散热、光束质量好、寿命长、维护成本低等诸多优点，往往超越传统的半导体和气体激光器。光纤、光纤光栅和发展水平也决定了光纤激光器发展的成熟度，这些都是国产化需要重点研究的问题。超快光纤激光器由于具有非常高的峰值功率和相对较高的脉冲能量，需要更强的纤芯，这对光纤器件提出了更高的要求。

光纤：超快光纤激光器的“心脏”。

光纤的基本结构由芯和壳组成。光能在纤芯中来回反射，每次反射几乎都是无损的。这是因为光纤中使用了内部光的完美反射原理。当来自高折射率介质的光线落在折射率低的介质上时，光线会以一定的角度消失，并能被完全反射。

此外，光纤的透明度一般都很高，光可以传输数百公里，而无需再次使用光纤。超短脉冲光纤激光器的光纤通常具有“熊猫眼”或类似结构，旨在使光纤具有良好的保持偏振状态的能力，并确保激光器与处于偏振状态的激光器一起工作。 .

光子晶体是一种材料，其中微米级的纳米结构偶尔像有序晶体一样排列，因此得名。光子晶体也存在于自然界中。比如蝴蝶翅膀上的小鳞片时不时会安定下来，但翅膀上鲜艳的颜色并不是来自鳞片本身，而是季节性的灯光熄灭，出现反射光。一种称为光子带隙效应的放大使这些颜色显得明亮。光子晶体光纤采用光子晶体材料，意味着光纤结构丰富，功能多样。

2000年前后，英国巴斯大学教授菲利普·罗素（Philip Russell）领导的一个研究小组，在光纤中添加了气孔等微结构，以改变光纤的特性，并报告了重要的特性和潜力。光子晶体的应用。纤维。 [一种]。光子晶体光纤可用于超连续性产生、超短脉冲激光放大、激光传输等。光子晶体光纤已成为发展超快光纤激光器的最重要的构件。

光子晶体光纤大致可分为两类，即全反射型和光子带型。照片中的光子晶体光纤。 3是内型全反射。黑洞的材料通常是空气。空气的折射率非常低，它会稀释石英并降低任何材料的平均折射率。这种材料在直径上围绕核心并充当纤维护套，将光线保持在核心内部。此外，光子晶体型光子晶体光纤的工作原理对应于蝴蝶翅膀等多层反射膜，在纤芯上只能反射某种颜色的光，因此光被限制在心脏内。 .

目前，空芯光子光纤又称空芯反谐振光纤，以其结构简单、传输损耗低等优点而备受业界关注。 .

2000年前后，英国巴斯大学教授菲利普·罗素（Philip Russell）领导的一个研究小组，在光纤中添加了气孔等微结构，以改变光纤的特性，并报告了重要的特性和潜力。光子晶体的应用。纤维。 [一种]。光子晶体光纤可用于超连续性产生、超短脉冲激光放大、激光传输等。光子晶体光纤已成为发展超快光纤激光器的最重要的构件。

光子晶体光纤大致可分为两类，即全反射型和光子带型。照片中的光子晶体光纤。 3是内型全反射。黑洞的材料通常是空气。空气的折射率非常低，它会稀释石英并降低任何材料的平均折射率。这种材料在直径上围绕核心并充当纤维护套，将光线保持在核心内部。此外，光子晶体型光子晶体光纤的工作原理对应于蝴蝶翅膀等多层反射膜，在纤芯上只能反射某种颜色的光，因此光被限制在心脏内。 .

使用编织光纤网络

超短脉冲光纤激光器是实现精准激光治疗的重要技术工具。为了实现高脉冲能量，需要啁啾脉冲放大技术，并且首先放大前激光脉冲。全光纤激光器的实施具有显着的优势，例如： B. 光路的简化和维护的简化。不可避免的选择是在腕架中使用光纤组件。使用最高纵横比光纤模式进行脉冲扩展是大多数超快开关光纤放大系统中使用的技术解决方案。它具有高纵横比、灵活的设计和高水平的色散补偿的优点。

1996年，密歇根大学的一个研究小组开发了一种编织纤维增强系统。由于设备限制，该系统使用了大量的空间光路，并没有充分利用整个光纤结构。

2007 年，来自英国南安普顿大学的一组研究人员报告了一种输出超过 100W 的基于光纤的啁啾放大器系统，该系统使用了带有兼容色散压缩器的光纤系统啁啾。来增加冲动。 2纳秒。 ，然后由多级放大器以 135 瓦的功率供电，最后由空间压缩器压缩到 360 fs。系统牵引部分为全光纤结构，充分利用了光纤设备。

扭曲光栅的生产

编织纤维网格的制造需要精确的散射控制，但同时必须考虑带宽和反射率要求，这很难制造。目前制作高纵横比编织纤维阵列的技术方法有两种：相网技术和连续纤维油炸技术。相位掩模技术是一种广泛使用的点阵技术，通常使用紫外激光和相位掩模来写入光纤点阵。

相位光栅技术的优点是得到的光纤重现性好、制造效率高，而且模型制造难度大、成本高。连续光纤点阵配准技术是利用紫外激光器与光纤位置的相对变化来写入光纤点阵。连续光纤网格记录技术非常灵活：通过位置控制，可以用不同的参数记录光纤光栅。难点在于复杂的运动控制和平台的高稳定性要求。

对掺杂稀土光纤的广泛研究始于1880年，由英国南安普顿大学光电研究中心的David Payne教授领导的一个研究小组系统地研究了掺杂稀土光纤及其应用[5]。

稀土掺杂光纤的第一个应用是在光通信领域。掺铒光纤放大器通常采用核泵浦，这意味着单模泵浦光通过 WDM 连接器插入光纤纤芯。这种泵浦方式增益高、噪声低，但单模泵浦功率低，不适合高功率增益。

1988 年，美国的 Elias Snitzer 提出了一种纤维结构与双衬里服装相结合。双涂层光纤通常由掺杂稀土元素的纤芯、折射率略低于纤芯的内壳和折射率低于纤芯的外壳组成。内护套。多功能泵与内杆连接，并与传动装置一起放置在核心中。高效的多模泵浦可以有效地将信号放大到单模光纤纤芯以实现高输出功率。

随着技术的进步，连续光纤激光器的输出功率将不断增加。 2010 年，实现了从约 2,000 瓦到 100 瓦单模或近单模光纤激光器的两条增长线。仅在过去 10 年中，光纤激光器的功率增长就已经放缓。超快光纤激光器也在朝着高平均功率、高能量和高峰值功率方向发展。为便于实际使用，稀土光纤作为合束器、插芯和散热器封装出售，以形成光纤放大器。