定義:通過主動(dòng)或者被動(dòng)鎖模產(chǎn)生超短脈沖的
激光器。
`GkCOx, 通過主動(dòng)或者被動(dòng)鎖模產(chǎn)生超短脈沖的
光纖激光器具有很多有利的特性:
Zk/ejhy0 - 稀土摻雜光纖的增益帶寬較大,通常有幾十納米,能夠產(chǎn)生飛秒脈沖。
- 有源光纖很高的增益效率使激光器工作在很低的功率處,并且允許腔內(nèi)的光學(xué)器件具有一定的光學(xué)損耗。例如,在體激光器中,有些光學(xué)濾波器等不能用來進(jìn)行色散補(bǔ)償。
- 光纖激光器裝置成本較低,并且尺寸小裝置很堅(jiān)固,尤其是當(dāng)不采用自由空間器件時(shí)。
- 鎖模光纖激光器主要是采用通信器件,這些器件已經(jīng)發(fā)展的非常成熟,適宜應(yīng)用于長距離工作并且成本適中。
- 激光器輸出一般是光纖耦合的(例如,端口為光纖連接器),因此與通信系統(tǒng)兼容。
- 如果采用雙包層光纖,那么可以得到很高的輸出功率。
但是,有些皮秒和飛秒鎖模光纖激光器和放大器,尤其是在脈沖能量,峰值功率和脈沖質(zhì)量方面受限于光纖中強(qiáng)的非線性效應(yīng),有時(shí)也受色散影響。還有一個(gè)問題是如果光纖不是偏振保持的,那么其中的雙折射無法控制。
xticC> 有很多種超快光纖激光器,它們不僅輻射不同波長、脈沖長度和脈沖能量的脈沖,并且采用了不同的脈沖產(chǎn)生機(jī)制。下面的章節(jié)中討論幾種最重要類型的超快光纖激光器。
q)f_!N )0/*j]Kf 1.5-μm飛秒摻鉺光纖激光器
IuT)?S7O*k @?3^Ks_ 圖1:簡單的摻鉺飛秒光纖激光器
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r{ 圖2:8字形激光器裝置,左側(cè)為主諧振腔,右側(cè)為非線性放大環(huán)路反射鏡作為模式鎖定裝置。
h_{f_GQ" 摻鉺光纖具有較寬的增益帶寬,峰值增益位于1535 nm或者更長的例如1550 nm處,取決于光纖纖芯的組分和反轉(zhuǎn)能級,而后者則取決于光纖長度,摻雜濃度和諧振腔損耗。
wJ pb$; 圖1是一種很簡單的摻鉺光纖激光器[4]。線性激光器諧振腔左端連著一個(gè)
半導(dǎo)體飽和吸收反射鏡(SESAM)作為被動(dòng)鎖模器,另一端就是裸光纖端口(菲涅爾反射率約為4%)。摻鉺激光器由一個(gè)低功率的激光二極管泵浦,后者出射的光纖進(jìn)入一個(gè)二色性光纖耦合器中。光纖長度決定了脈沖重復(fù)速率,而脈沖長度則是色散,非線性和增益的共同結(jié)果。
C
#iZAR 更復(fù)雜的諧振腔可以得到更短的脈沖。例如圖2中所示的8字形激光器裝置[2]。右側(cè)的環(huán)是一個(gè)非線性放大環(huán)路反射鏡。來自主諧振腔中的光分成兩束相反方向的光進(jìn)入環(huán)路中。順時(shí)針方向以較低的功率先進(jìn)入長的非線性光纖中,然后在摻鉺光纖中被放大,而另一個(gè)方向的光則是先被摻鉺光纖放大,產(chǎn)生的非線性相移更大。如果非線性相移為π(理想情況),那么兩束光在耦合器干涉后的結(jié)果是進(jìn)入主諧振腔的底部;進(jìn)入另一個(gè)方向的光會(huì)被法拉第隔離器隔離。因此往返的增益在低功率時(shí)比較低,但是在一定功率時(shí)非常高(接近于脈沖的峰值功率)。這一裝置類似于激光器增益與飽和吸收器的結(jié)合,使往返的脈沖與低功率的背景光分離開。人為的飽和吸收器產(chǎn)生一個(gè)在諧振腔中往返的脈沖,然后在左邊低端端口處輻射一個(gè)脈沖列。
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