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《光纖光學(xué)有源器件ppt課件.pptx》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、1光纖激光器2Laser：LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation高亮度方向性相干性激光341960，TheodoreMaiman世界上第一臺(tái)激光器5678激光的應(yīng)用信息加工醫(yī)療照明測(cè)距9激光的原理激光產(chǎn)生的條件A.（1）泵源（能量注入）（2）增益介質(zhì)（吸收泵浦能量并完成光能量放大）（3）諧振腔（提供光反饋和模式選擇）B.粒子數(shù)反轉(zhuǎn)閾值條件:增益=損耗C.相位平衡條件:激光器必須工作在諧振腔的工作模式上。光腔的駐波條件:在腔內(nèi)形成駐波。10為激光器縱模間隔。激光器縱模11并非所有頻率都能振蕩，只有落在增益曲線線寬(即閾值條件)范
2、圍內(nèi)的縱模才能形成實(shí)際振蕩(如圖)。激光振蕩模式12激光器橫模在激光器內(nèi)，除有沿著腔軸分布的縱模以外，還存在保持穩(wěn)定不變分布的光場(chǎng)橫向分布，這種來(lái)回反射中可保持住的橫向光場(chǎng)分布稱(chēng)為橫模，它用整數(shù)m，n來(lái)表征。13激光器的輸出由許多獨(dú)立頻率分量——模式組成。模式：能在腔內(nèi)存在的、穩(wěn)定的光波基本形式。模式用表示，m,n,q可分別取等整數(shù)，一組m,n,q對(duì)應(yīng)一種模式。m,n：垂直腔軸平面內(nèi)的光場(chǎng)振幅穩(wěn)定分布情況，稱(chēng)橫模階數(shù)，直角坐標(biāo)系中，m和n的數(shù)值分別是該模式在x軸和y軸上的節(jié)點(diǎn)數(shù)。q：光腔軸向形成的駐波節(jié)點(diǎn)數(shù)目，稱(chēng)縱模階數(shù)。三者共同決定該模式的振蕩頻率。激光器輸出模式（總結(jié)）14激光器輸
3、出模式15激光譜線展寬前面討論的能級(jí)是理想無(wú)寬度的、從而粒子輻射是單色的，即輻射的全部能量集中于單一頻率；但事實(shí)上，輻射并非單色，而是分布在中心頻率附近一個(gè)有限的頻率范圍內(nèi)。16均勻展寬激光譜線展寬引起均勻展寬的機(jī)理對(duì)于每一粒子而言都是相同的。任一粒子對(duì)譜線展寬的貢獻(xiàn)都是一樣的，不可能把線型函數(shù)某一特定頻率與某些特定粒子相聯(lián)系起來(lái)。每個(gè)發(fā)光粒子都以洛侖茲線型發(fā)射。均勻展寬包括：自然展寬，碰撞展寬和熱振動(dòng)展寬等。摻鉺光纖屬于均勻展寬增益介質(zhì)，均勻展寬線寬約11nm。17非均勻展寬非均勻展寬的特點(diǎn)是粒子體系中粒子的發(fā)光只對(duì)譜線內(nèi)與其中心頻率相對(duì)應(yīng)的部分有貢獻(xiàn)，可以區(qū)分為線型函數(shù)的某一頻率范
4、圍是由哪些粒子發(fā)光所引起的。非均勻展寬主要包括多普勒展寬與殘余應(yīng)力展寬。18光纖激光器Activefiber191961年，美國(guó)光學(xué)公司的E.Snitzer等就在光纖激光器領(lǐng)域進(jìn)行了開(kāi)創(chuàng)性的工作1963年和1964年，分別發(fā)表了多組分玻璃光纖中的光放大結(jié)果，提出了光纖激光器和光纖放大器的構(gòu)思。光纖激光器發(fā)展簡(jiǎn)史在1975～1985這十年中，光纖激光器發(fā)展很小低損耗的硅單模光纖和半導(dǎo)體激光器都已商品化并得到了廣泛的應(yīng)用，完善了基于硅光纖的定向耦合器的制作。這些都為光纖激光器的研制鋪平了道路。1988年，E.Snitzer提出了包層泵浦技術(shù)，為大功率光纖激光器的制作提供了依據(jù)20光纖激光器
5、的優(yōu)勢(shì)體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊散熱性能好無(wú)需光路調(diào)整損耗低，閾值低多波長(zhǎng)、可調(diào)諧實(shí)現(xiàn)任意維度加工、無(wú)損接入勝任惡劣的工作環(huán)境低功率消耗（光-光轉(zhuǎn)換）2122光纖激光器按增益介質(zhì)分類(lèi)光纖激光器稀土摻雜光纖激光器非線性光纖激光器發(fā)光機(jī)制是非線性效應(yīng)，主要是受激拉曼散射和受激布里淵散射。目前，受激拉曼散射是實(shí)現(xiàn)高功率激光輸出的一個(gè)有效手段。布里淵效應(yīng)多用于單頻及多波長(zhǎng)激光輸出。激光產(chǎn)生機(jī)制是受激輻射。按光纖纖芯所摻稀土元素的不同，可分為摻Er3+光纖激光器、摻Y(jié)b3+光纖激光器以及Er3+/Yb3+共摻光纖激光器等。不同的摻雜光纖的發(fā)射波長(zhǎng)不同，例如摻Er3+的發(fā)射波長(zhǎng)為1.55μm，摻Y(jié)b3+
6、的發(fā)射波長(zhǎng)為1.06μm。23稀土元素包括15種元素，在元素周期表中位于第五行。目前比較成熟的有源光纖中摻入的稀土離子有Er3+、Nd3+、Pr3+、Tm3+、Yb3+。摻鉺(Er3+)光纖在1.55μm波長(zhǎng)具有很高的增益，正對(duì)應(yīng)低損耗第三通信窗口，由于其潛在的應(yīng)用價(jià)值，摻鉺光纖激光器發(fā)展十分迅速。摻鐿(Yb3+)光纖激光器是波長(zhǎng)1.0~1.2μm的通用源，Yb3+具有相當(dāng)寬的吸收帶(800~1064nm)以及相當(dāng)寬的激發(fā)帶(970~1200nm)，故泵浦源選擇非常廣泛且泵浦源和激光都沒(méi)有受激態(tài)吸收。摻銩(Tm3+)光纖激光器激射波長(zhǎng)為1.4μm，也是重要的光纖通信光源。其他摻雜光纖激
7、光器，如在2.1μm工作的摻鈥(Ho3+)光纖激光器，由于水分子在2.0μm附近有很強(qiáng)的中紅外吸收峰，對(duì)鄰近組織的熱損傷小，且該波段對(duì)人眼是安全的，故在醫(yī)療和生物學(xué)研究上有廣闊的應(yīng)用前景。摻雜光纖激光器24按激光輸出的時(shí)域特性，光纖激光器又可分為連續(xù)光纖激光器和脈沖光纖激光器。脈沖光纖激光器主要采用鎖模技術(shù)與調(diào)Q技術(shù)實(shí)現(xiàn)，鎖模技術(shù)可分為主動(dòng)鎖模和被動(dòng)鎖模兩種，調(diào)Q分為主動(dòng)調(diào)Q和被動(dòng)調(diào)Q兩種。按頻域特性，光纖激光器可分為單波長(zhǎng)、單縱模、多縱模以及
