光纖激光器的結構及工作原理

　　光纖激光器和傳統的固體、氣體激光器一樣。光纖激光器基本也是由泵浦源、增益介質(zhì)、諧振腔三個(gè)基本的要素組成。泵浦源一般采用高功率半導體激光器(LD)，增益介質(zhì)為稀土摻雜光纖或普通非線(xiàn)性光纖，諧振腔可以由光纖光柵等光學(xué)反饋元件構成各種直線(xiàn)型諧振腔，也可以用耦合器構成各種環(huán)形諧振腔泵浦光經(jīng)適當的光學(xué)系統耦合進(jìn)入增益光纖，增益光纖在吸收泵浦光后形成粒子數反轉或非線(xiàn)性增益并產(chǎn)生自發(fā)輻射所產(chǎn)生的自發(fā)輻射光經(jīng)受激放大和諧振腔的選模作用后．最終形成穩定激光輸出。

　　光纖激光器的工作原理

　　摻稀土元素的光纖放大器促進(jìn)了光纖激光器的發(fā)展，因為光纖放大器可以通過(guò)適當的反饋機理形成光纖激光器。當泵浦光通過(guò)光纖中的稀土離子時(shí)．就會(huì )被稀土離子所吸收。這時(shí)吸收光子能量的稀土原子電子就會(huì )激勵到較高激射能級，從而實(shí)現離子數反轉，反轉后的離子數就會(huì )以輻射形式從高能級轉移到基態(tài)，并且釋放出能量，完成受激輻射。從激發(fā)態(tài)到基態(tài)的輻射方式有2種：自發(fā)輻射和受激輻射。其中，受激輻射是一種同頻率、同相位的輻射，可以形成相干性很好的激光。激光發(fā)射是受激輻射遠遠超過(guò)自發(fā)輻射的物理過(guò)程，為了使這種過(guò)程持續發(fā)生，必須形成離子數反轉．因此要求參與過(guò)程的能級應超過(guò)2個(gè)，同時(shí)還要有泵浦源提供能量。

　　光纖激光器實(shí)際上也可以稱(chēng)為波長(cháng)轉換器．通過(guò)它可以將泵浦波長(cháng)光轉換為所需的激射波長(cháng)光。例如，摻鉺光纖激光器將980nm的泵浦光進(jìn)行泵浦，輸出1550nm的激光。激光的輸出可以是連續的，也可以是脈沖形式的。激光輸出是連續的還是脈沖輸出形式主要依賴(lài)于激光工作介質(zhì)．如果是連續形式輸出，激光上能級的自發(fā)發(fā)射壽命必須高于激光下能級以獲得較高的粒子數反轉。如果是脈沖形式輸出．激光下能級的壽命就會(huì )超過(guò)上能級，此時(shí)就會(huì )以脈沖的形式輸出光纖激光器有2種激射狀態(tài)：三能級和四能級激射。