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中紅外光纖激光器技術原理及發展方向 

2012.12.22 6486 字號
 光纖激光器和光纖拉曼激光器以其優良的光束質量、高的轉換效率、運行穩定和便于熱管理等諸多優點,已成為激光器領域發展的一個新的里程碑。其已經在光通信、機械制造、醫療和國防應用上顯示了卓越的性能。但是光纖激光器和光纖拉曼激光器的發射波長現在主要集中在1~2μm波段,這里面以摻Yb、摻Tm和摻Er光纖激光器為代表,其中還有主要以這三種激光器作為泵浦原的光纖拉曼激光器。
 
  現階段利用光纖激光(光纖激光切割機)器實現波長大于2μm高功率激光輸出還受到限制,這主要歸因于大于2μm的激光在硅基光纖中存在強烈的共振吸收。采用大于2μm波長處具有低的聲子損耗的新基質光纖是解決光纖中紅外光源的關鍵,現階段主要獲得2~5μm光纖激光器的主要光纖有氟化物光纖、ZBLAN fiber,包括ZrF4、BaF2、LaF3、AlF3和NaF、硫化物光纖、三硫化二砷As2S3和三硒化二砷As2Se3、氧化碲光纖、二氧化碲TeO2和高摻GeO2光纖。以這幾種材料為基質的光纖在2~5μm波段都具有較低的聲子能量,對稀土離子具有較好的溶解性,而且它們的折射率都較高。
 
  基于光纖結構實現2~5μm波段激光輸出的方式主要有四種方式,纖芯摻雜稀土離子后采用激光振蕩方式,2.1μm摻Ho光纖激光器最高輸出達到140W; 2.8μm摻Er光纖激光器,最高輸出功率達到24W。采用1.5μm和2.0μm的超短脈沖激光作為泵浦源,泵浦中紅外光纖獲得2~5μm波段超連續譜激光輸出。利用ZBLAN氟化物光纖獲得的1~4μm超連續激光已達10W以上,利用As2Se3已經獲得3~6μm的超連續譜輸出。采用1.5μm和2.0μm的激光作為泵浦源,通過拉曼散射方式獲得大于2μm波段激光輸出。采用短脈沖激光泵浦微結構光子晶體光纖,通過光纖四波混頻實現大于2μm波段激光輸出。
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