光纖激光器的結構及工作原理

　　光纖激光器的結構及工作原理

　　光纖激光器和傳統的固體、氣體激光器一樣。光纖激光器基本也是由泵浦源、增益介質、諧振腔三個基本的要素組成。泵浦源一般采用高功率半導體激光器(LD)，增益介質為稀土摻雜光纖或普通非線性光纖，諧振腔可以由光纖光柵等光學反饋元件構成各種直線型諧振腔，也可以用耦合器構成各種環形諧振腔泵浦光經適當的光學系統耦合進入增益光纖，增益光纖在吸收泵浦光后形成粒子數反轉或非線性增益并產生自發輻射所產生的自發輻射光經受激放大和諧振腔的選模作用后．最終形成穩定激光輸出。

　　光纖激光器的工作原理

　　摻稀土元素的光纖放大器促進了光纖激光器的發展，因為光纖放大器可以通過適當的反饋機理形成光纖激光器。當泵浦光通過光纖中的稀土離子時．就會被稀土離子所吸收。這時吸收光子能量的稀土原子電子就會激勵到較高激射能級，從而實現離子數反轉，反轉后的離子數就會以輻射形式從高能級轉移到基態，并且釋放出能量，完成受激輻射。從激發態到基態的輻射方式有2種：自發輻射和受激輻射。其中，受激輻射是一種同頻率、同相位的輻射，可以形成相干性很好的激光。激光發射是受激輻射遠遠超過自發輻射的物理過程，為了使這種過程持續發生，必須形成離子數反轉．因此要求參與過程的能級應超過2個，同時還要有泵浦源提供能量。

　　光纖激光器實際上也可以稱為波長轉換器．通過它可以將泵浦波長光轉換為所需的激射波長光。例如，摻鉺光纖激光器將980nm的泵浦光進行泵浦，輸出1550nm的激光。激光的輸出可以是連續的，也可以是脈沖形式的。激光輸出是連續的還是脈沖輸出形式主要依賴于激光工作介質．如果是連續形式輸出，激光上能級的自發發射壽命必須高于激光下能級以獲得較高的粒子數反轉。如果是脈沖形式輸出．激光下能級的壽命就會超過上能級，此時就會以脈沖的形式輸出光纖激光器有2種激射狀態：三能級和四能級激射。