光纖雷射器原理、特點及趨勢

2020-11-22 OFweek維科網

  由於採用雙包層光纖的特殊結構,雙包層光纖雷射器除了具有結構簡單、體積小、散熱性好、輸出雷射光束質量好等一些光纖雷射器的優點外,還有著一些獨特的優點:

  (1) 雙包層光纖作為波導介質,纖芯直徑非常小,在纖芯內限制了極少數的雷射模式,很容易形成高功率密度,且內包層結構能保證大功率半導體泵浦,因而可以提高泵浦效率,實現高增益。雙包層光纖的特殊結構降低了雷射器的工作閾值,提高了泵浦光轉換效率。纖芯的幾何尺寸限制了在光纖內傳輸的光的模式,選擇適合的增益光纖就可以使雷射實現單模運轉,同時保證輸出光束的質量。

  (2) 由於雙包層光纖具有很高的「表面積/體積」比,散熱效果好,環境溫度允許在-20~70攝氏度,無需龐大的水冷系統,高功率運轉時也需要風冷。冷卻系統的簡化降低了雷射器的成本,極大地提高了雷射器的穩定性和工作壽命,平均無故障時間在10000h甚至100000h以上。又由於雙包層光纖具有良好的柔性,雙包層光纖雷射器可以設計得相當小巧、結構緊湊、易於集成,可以在高衝擊、強振動、高溫度、有灰塵等相對惡劣的環境中工作,特別適用於對功率要求較高的特殊環境。

  (3) 雙包層光纖雷射器具有良好的光譜特性。通過改變雙包層光纖纖芯內的摻雜物質或者摻雜物質的組分(如鐿/釹共摻),可以實現不同波長的雷射輸出。同時對於某單一摻雜物質,輸出的光譜特性也受到基質材料的影響。

  (4) 雙包層光纖雷射器本質上是一種光纖器件,因此,它能以較高的耦合效率與目前的光纖通信系統中的光纖器件(如光纖耦合器、光纖反射鏡、光纖光柵、光纖放大器、波分復用器等)連接。將光纖雷射器用在現有的通信系統上,可以支持更高的傳輸速率,也是未來高碼率密集波分復用系統以及未來相干通信的基礎。

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