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光纖激光器

高功率光纖激光器的主要挑戰(zhàn)

來源:新浪網(wǎng)2020-06-15 我要評論(0 )   

消除非線性效應(yīng)。對于連續(xù)光來說,非線性效應(yīng)主要是受激拉曼效應(yīng)(SRS)和受激布里淵效應(yīng)(SBS)。目前減輕這兩種效應(yīng)的主要方式是大模場面積光纖與短的光纖。減弱SBS與...

  1. 消除非線性效應(yīng)。對于連續(xù)光來說,非線性效應(yīng)主要是受激拉曼效應(yīng)(SRS)和受激布里淵效應(yīng)(SBS)。目前減輕這兩種效應(yīng)的主要方式是大模場面積光纖與短的光纖。

減弱SBS與SRS的方法:

  

  • 盡可能增加光纖的線寬

  • 減少增益光纖長度

  • 增加增益光纖芯徑

  • 光纖末端加端帽

  • 較少熱負(fù)載


  

  1. 大模場面積、雙包層光纖可以接近變換極限脈沖。

  2. 纖芯材料和端面損傷會導(dǎo)致效率降低。

  3. 需要開發(fā)具有高損壞閾值,高泵浦/信號功率耦合效率和低熱負(fù)載的大功率,高亮度二極管激光泵浦和泵浦耦合系統(tǒng)。

  4. 熱對光纖系統(tǒng)有很大的影響,尤其要避免熱損傷。一般會需要使用LMA光纖,不過此時(shí)需要纏繞減少高階模式,折射率也受溫度的影響。

  5. 光暗化問題。

  6. 系統(tǒng)的魯棒性以及可商用性。

  7. 保偏問題,控制相位與相干合成問題。


  隨著高功率光纖激光器的發(fā)展,以下的非線性效應(yīng)就要值得考慮:SRS,SBS,F(xiàn)WM(四波混頻),SPM(自相位調(diào)制),XPM(交叉相位調(diào)制)和自聚焦。

  

高功率光纖激光器的增益光纖泵浦技術(shù)


  泵浦一般有兩種方式:纖芯泵浦和包層泵浦。兩者都有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),我們需要按照實(shí)際應(yīng)用來看。

  

纖芯泵浦


  高功率光纖激光器的主要挑戰(zhàn)

  如圖1.1所示,這是一種單包層的保偏增益光纖,一般適用于纖芯泵浦。主要優(yōu)勢是可以獲得較高的纖芯吸收效率(就可以用很短的增益光纖來吸收較強(qiáng)的泵浦),但是較高的芯泵浦會導(dǎo)致纖芯暗化。

  

包層泵浦


  高功率光纖激光器的主要挑戰(zhàn)

這種泵浦方式應(yīng)用于雙包層光纖與三包層光纖。一般用低折射率聚合物作為第二層或者第三層包層(如圖1.2所示)。主要優(yōu)勢是可以耦合高功率低亮度的泵浦,同時(shí)保持基模。不過明顯的缺點(diǎn)就是吸收率下降,需要較長的光纖才可以吸收完泵浦能量。

  名詞解釋:高亮度激光二極管:是針對特別高的輻射(亮度)進(jìn)行優(yōu)化的激光二極管。亮度:是每單位面積和立體角的光通量,單位是每平方米的坎德拉(cd / m)。 這是光度學(xué)的一種量,其中考慮了人眼的光譜響應(yīng)。

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