Чтобы получить лазерный резонатор с помощью оптического волокна, можно использовать несколько рефлекторов для формирования линейного резонатора или создания волоконно - оптического кольцевого лазера. Различные типы отражателей могут использоваться в линейных оптических лазерных резонаторах:
1. В лабораторных условиях в конце вертикально расщепленного оптического волокна могут использоваться обычные двунаправленные цветные зеркала, как показано на рисунке
2. Однако такое решение не может быть использовано для массового производства и не является долговечным.
Отражения Френеля в конце голого оптического волокна достаточно для использования в качестве выходной муфты волоконно - оптического лазера. На рисунке
3 показан пример.
Диэлектрическое покрытие также может осаждаться непосредственно в конце оптического волокна, как правило, путем испарения. Это покрытие может обеспечить высокую отражательную способность в широком диапазоне.
В коммерческих продуктах обычно используется волоконно - оптическая пражская решетка, которая может быть изготовлена непосредственно из легированного волокна или путем соединения несмешанного волокна с активным волокном. На рисунке
4 показан распределенный пражский рефлекторный лазер (DBR - лазер), содержащий две волоконно - оптические решетки. Существует также распределенный лазер с обратной связью, который имеет растр в легированном оптическом волокне с фазовым сдвигом.
5.Если свет, излучаемый оптическим волокном, будет выпрямлен линзой и отражен двунаправленным цветным зеркалом, можно добиться лучшей обработки мощности. Из - за большой площади луча сила света, получаемого зеркалом, будет значительно снижена. Тем не менее, небольшая дислокация может привести к значительной потере отражения, а дополнительное отражение Френеля на торце оптического волокна будет иметь эффект фильтрации. Последнее может быть подавлено с помощью углового расщепления волоконно - оптического конца, но это приводит к потерям, связанным с длиной волны.
6. Оптические кольцевые отражатели могут также образовываться с помощью волоконно - оптических и пассивных оптических волокон.
Большинство оптических лазеров накачиваются одним или несколькими полупроводниковыми лазерами с волоконно - оптической связью. Насосы Puguang напрямую связаны с волоконно - оптическим сердечником или связаны с оболочкой насоса высокой мощностью (см. двухслойное волокно), о чем подробно говорится ниже.
Существует множество типов волоконно - оптических лазеров, некоторые из которых будут описаны ниже.
Высокомощный волоконно - оптический лазер
Первоначально волоконно - оптические лазеры достигали выходной мощности всего в несколько милливатт. Сегодня мощные волоконно - оптические лазеры могут достигать нескольких сотен ватт выходной мощности, а иногда и нескольких тысяч ватт из одномодового волокна. Это достигается путем увеличения соотношения сторон и волноводных эффектов, тем самым избегая термооптических эффектов.
Дополнительные сведения см. в статье « Высокомощные волоконно - оптические лазеры и усилители».
волоконно - оптический лазер с верхним преобразованием частоты
Волоконно - оптические лазеры особенно подходят для реализации лазеров с верхним преобразованием, которые обычно работают на относительно редких лазерных переходах и требуют очень высокой интенсивности накачки. В волоконно - оптических лазерах высокая интенсивность накачки может поддерживаться на больших расстояниях, поэтому эффективность усиления может быть легко достигнута для перехода с очень низким коэффициентом усиления.
В большинстве случаев оптическое волокно диоксида кремния не подходит для преобразования волоконно - оптических лазеров, поскольку механизм преобразования требует более длительного промежуточного срока службы в электронном энергетическом уровне, который обычно очень мал из - за энергии высоких звуков (см. многофотонный переход). Поэтому, как правило, используются некоторые фтористые волокна тяжелых металлов, такие как ZBLAN (фторциркониевая соль) с низкой фононной энергией.
Наиболее часто используемыми оптическими волоконно - оптическими лазерами с верхним преобразованием являются ториевые волокна с синим светом, лазеры с красным, оранжевым, зеленым или синим светом (иногда с содержанием иттербия) и лазеры с эрбием для триода.
узкополосный волоконно - оптический лазер
Волоконно - оптические лазеры могут работать только в одном продольном модуле (см. одночастотный лазер, одномодовая работа) при очень узкой ширине линии в несколько тысяч Гц или даже меньше 1 кГц. Для долгосрочных стабильных одночастотных операций и без дополнительных требований после учета температурной стабильности лазерная полость должна быть короткой (например, 5 см), хотя в принципе, чем длиннее полость, тем ниже фазовый шум и тем более узкая ширина линии. Волоконно - оптический конец содержит узкополосную волоконно - оптическую пражскую решетку (см. Распределенный пражский рефлекторный лазер, волоконно - оптический лазер DBR) для выбора полостных модулей. Выходная мощность обычно находится в диапазоне от нескольких милливатт до нескольких десятков милливатт, а также доступны одночастотные волоконно - оптические лазеры с выходной мощностью до 1 Вт.
Одной из крайних форм является распределенный лазер с обратной связью (DFB - лазер), в котором вся лазерная полость содержится в волоконно - оптической пражской решетке с фазовым сдвигом между ними. Камера здесь относительно короткая, за счет выходной мощности и ширины линии, но одночастотная работа очень стабильна.
Волоконно - оптические усилители также могут использоваться для дальнейшего увеличения мощности.
волоконно - оптический лазер с модуляцией Q
Волоконно - оптические лазеры могут использовать различные активные или пассивные Q - переключатели для генерации импульсов длиной от десятков до сотен наносекунд. Волоконно - оптическое волокно большой площади модуля может достигать импульсной энергии в несколько миллиджоулей, а в крайних случаях может достигать нескольких десятков миллиджоулей из - за ограничения энергии насыщения (даже волокна большой площади модуля) и порога повреждения (более очевидного для более коротких импульсов). Все волоконно - оптические устройства (за исключением оптических устройств со свободным пространством) имеют ограниченную импульсную энергию, поскольку они обычно не могут достичь больших размеров оптического волокна и эффективного переключателя Q.
Из - за высокого коэффициента усиления лазера переключатель Q в волоконно - оптическом лазере очень отличается по своей природе от объемного лазера и более сложен. В часовой области обычно есть несколько пиков, которые также могут генерировать модулированные Q - импульсы длиной меньше времени, затрачиваемого резонатором в оба конца.
Волоконно - оптические лазеры с замковым модулем используют более сложные резонаторы (ультракороткие волоконно - оптические лазеры) для генерации пикосекундных или фемтосекундных импульсов. Здесь лазерный резонатор содержит активные модуляторы или некоторые насыщенные поглотители. Насыщенный поглотитель может быть достигнут с помощью нелинейного поляризованного вращающегося эффекта или нелинейного волоконно - оптического кольцевого зеркала. Например, нелинейное кольцевое зеркало может быть использовано для « восьмизначного лазера» на рисунке 8, где левая сторона содержит основной резонатор и нелинейное волоконно - оптическое кольцо для увеличения, формирования и стабилизации ультракоротких импульсов туда и обратно. В частности, в гармонических замковых модулях требуется дополнительное оборудование, например, подсистема, используемая в качестве оптического фильтра.
Box optronics
Box optronics
'sales@boxoptronics.com'