关于激光器研究(文献综述)

《关于激光器研究(文献综述)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、关于锁模光纤激光器的研究刖S激光器，顾名思义，即是能发射激光的装置。1954年制成了第一台微波量子放大器，获得了高度相干的微波束。1958年A.L.肖洛和C.H.汤斯把微波量子放大器原理推广应用到光频范围，1960年T.H.梅曼等人制成了第一台红宝石激光器。1961年A.贾文等人制成了氨氛激光器。1962年R.N•霍耳等人创制了神化掾半导体激光器。以后,激光器的种类就越来越多。按工作介质分,激光器可分为气体激光器、固体激光器、半导体激光器和染料激光器4大类。近来还发展了自由电子激光器，大功率激光器通常都是脉冲式输出。2004

2、年，Idly提出了一种自相似脉冲光纤激光器，同吋为这种光纤激光器建立了一种数值模型。模型中采用非线性薛定铐方程(NLSE)描述脉冲在正色散光纤中的传输，引入了一个与脉冲强度相关的透过率函数将NPE锁模机理等效成快速可饱和吸收体(SA)的作用0模拟发现这种激光器输出的脉冲具有抛物线的形状和线性碉啾，能量可高达10njo随着自相似脉冲在实验上的实现，自相似锁模光纤激光器迅速成为超短光脉冲领域的研究热点。用Idly模型对自相似锁模光纤激光器的研究不断取得新的进展。在此我将对激光和激光器的原理和基于原理而做出的进一步的相关研究(如被

3、动锁模光纤激光器)做一个大致的探讨。主题激光器的原理非线性偏振旋转被动锁模环形腔激光器的结构如图1所示，激光器由偏振灵敏型光纤隔离器、波分复用器、偏振控制器、输出藕合器、掺y屮光纤组成。其工作原理为从偏振灵敏型光纤隔离器输出的线偏振光，经过偏振控制器PCI（1/4入波片）后变为椭圆偏振光，此椭圆偏振光可看成两个频率相同、但偏振方向互相垂直的线偏振光的合成，它们在掺yb"增益光纤中藕合传输时，经过光纤中自相位调制和交叉相位调制的非线性作用，产生的相移分别为蠹=仏++（2型⑷鬥｝嗣,%"口凤卩丰（2舟）

4、缶編T其中m、分别为yb

5、：”光纤沿X、Y方向的线性折射率，皿、1分別为该光纤的非线性折射率系数和长度。由于两线偏振光的和位差（△①二①X-①y）,与两偏振光的光强有关，适当调整光纤偏振控制器PC2（1/4入波片+1/2入波片），使两偏振光中心部分在偏振灵敏型光纤隔离器处发生线性叠加。这样，偏振灵敏型ISO就可使能量较高的光脉冲的峰值部分通过，而对能量较低的脉冲前、后沿进行吸收，使光脉冲每次经过偏振灵敏型吋都可获得与强度有关的损耗，此过程不断重复，就形成了与可饱和吸收体被动锁模相似的光脉冲。由于掺y矿光纤工作在正色散区，随着传输距离的增加，在群速度色

6、散的作用下，光脉冲逐渐加宽，同时在掺yb31光纤中得到增益，因此光脉冲能量逐渐增大。这就是非线性偏振旋转展宽脉冲锁模的基本原理。因较宽脉冲具有较大的线性嘀啾，根据输出脉冲的惆啾特性，在谐振腔外加一段合适的单模光纤，即可得到较窄的光脉冲。在激光器问世之后我们的科学家对激光器的研究进入了更深入的探讨，经典的是级瑟纤激光器。锁模光纤激光器目前开发研制的光纤激光器主要采用掺稀土元素的光纤作为增益介质。由于光纤激光器中光纤纤芯很细，在泵浦光的作用下光纤内极易形成高功率密度，造成激光工作物质的激光能级“粒子数反转，'。当加入正反馈回路（

7、构成谐振腔）便形成激光振荡。由丁光纤基质具有很宽的荧光谱，光纤激光器一般都可做成可调谐的，以用于WDM系统屮。在光纤激光器屮发展较好的有：连续光纤激光器（基于Raman放大的光纤激光器：产生特定光波波长），锁模光纤激光器（基于非线性光环路镜的光纤激光器：产纶高重复率超短压缩脉冲和亮暗脉冲转换）。下面我们对锁模光纤激光器进行深入的讨论。锁模光纤激光器因其紧凑小巧、成本低和光束质量好等优点，近年来获得了快速发展。根据锁模原理可将锁模光纤激光器分为三类••主动锁模光纤激光器、被动锁模光纤激光器、主被动混合锁模光纤激光器。主动锁模光

8、纤激光器主动锁模光纤激光器可分为调制器型锁模和注入型锁模两类。前者是通过在激光腔内插入主动的调制器件（如LiNbO3调制器、声光调制器、电光调制器等）实现锁模,后者是利用外界注入光学调制脉冲产生的非线性微扰实现锁模。被动锁模光纤激光器被动锁模光纤激光器通常利用半导体的可饱和吸收效应或光纤中的非线性效应作为锁模机制，它一般不需要外界施加的调制信号。半导体可饱和吸收体锁模的优点是容易实现激光器的自启动，而且脉冲的重复频率较稳定,脉宽为PS或fs量级，但这种锁模激光器并不是全光纤结构，而冃•在实际应用中的响应速度一般在10ps以上

9、。利用光纤非线性效应进行锁模调制，其响应时间仅为fs量级，同时可以实现金光纤结构,克服了半导体可饱和吸收体被动锁模的缺一般相位调制型被动锁模人都采用“8”字形腔。输入光经过耦合器，被分成沿相反方向传输的两束光，通过非3dB耦合器或在附腔中插入光放大器件，使得两束光的光强不同，这样虽然在光纤