光纤激光器的原理与结构.pptx

光纤激光器的原理与结构光纤激光器发展历史2003年1月Jena的IPHT报道了其采用双重涂覆的掺Yb光纤的200W光纤激光（SPIE，4974）2003年2月SouthamptonPhotonics,Inc.（SPI）宣布掺Yb光纤实现了270W（1080nm）单模激光输出2003年5月，IPG公司宣布实现了300W的单模光纤激光2003年7月，SPI公司和英国的南安普墩大学合作，实现了600W的光纤激光(M²=1.26)2004年1月，SPI在PhotonicsWest’2004上，报告单根光纤实现了1千瓦的激光功率输出。后来又实现了1.36kW输出。Opt.Express12,6088-6092(2004)2005年1月,IPGphotonics,2kW(amplifier)2008年1月,IPGphotonics,20kW(amplifier)二、光纤激光器的基本结构与固体、气体激光器相比：能量转换效率高、结构紧凑、可靠性高、适合批量生产；与半导体激光器相比：单色性好，调制时产生的啁啾和畸变小，与光纤耦合损耗小。双包层掺杂光纤由纤芯、内包层、外包层和保护层四个层次组成。内包层的作用：一是包绕纤芯，将激光辐射限制在纤芯内；二是将泵浦光耦合到内包层，使之在内包层和外包层之间来回反射，多次穿过单模纤芯被其吸收。在双包层结构中，泵浦光的吸收率和内包层的几何形状和纤芯在包层结构中的位置有关。此外，泵浦光被掺杂稀土离子的吸收率正比于内包层和外包层的面积比。加州圣何塞光谱二极管实验室的双包层光纤激光器其连续输出功率大于110W。光-光转换效率达58.3%、实验装置如下图所示:美国IPG公司相继推出输出功率为700W、2KW和10KW的掺Yb双包层高功率光纤激光器产品。为了提高光纤激光器的输出功率，可采用多组宽带区多模半导体二极管作为泵浦源，其基本结构如图所示V形槽泵浦方式微棱镜泵浦方式光栅侧面泵浦方式国内研究的最新成果国内研究的最新成果2.任意形状光纤激光器六、光子晶体光纤(Photoniccrystalfiber)的发展双空气包层光子晶体光纤泵浦用的半导体二极管寿命>１００Khrs.可连续和脉冲运转，空气冷却。在焦距１５０mm下光斑直径３０μm。其性能已明显优于半导体激光泵浦固体激光器和CO2激光器。从发展态势看，光纤激光器不仅在光纤通信领域有重要的应用而且迅速地向其他更为广阔的激光应用领域扩展，这是一类已经取得技术突破，正在向技术的广度和深度迅速发展的、有重要应用前景的激光器。光纤激光器的主要特点光纤作为导波介质，纤芯直径小，纤内易形成高功率密度，可方便地与目前的光纤通信系统高效连接，构成的激光器具有高转换效率、低阈值、高增益、输出光束质量好和线宽窄等特点；由于光纤具有极好的柔绕性，激光器可设计得相当小巧灵活、结构紧凑、体积小、易于系统集成、性能价格比高；1.双包层光纤激光器圆形、偏心、D形、矩形内包层的双包层光纤吸收效率比较泵浦方式嵌入镜泵浦方式IPG公司光纤激光器泵浦激光二极管预计寿命国内研究的最新成果国内研究的最新成果晶体光子光纤的发展2003年3月，德国科学家LIMPERT等人报道了用2.3m长的空气包层掺镱大模式面积光子晶体光纤激光器获得了80W的输出功率，斜效率78%，M2=1.2