飛秒光纖激光器
發布:   時間:2018/1/17 11:45:55  
飛秒光纖激光器   飛秒光纖激光器是一種主要由光纖激光器構成,具有飛秒級脈寬的脈沖激光器。 飛秒激光器的脈寬極窄,瞬間功率極高,既使平均輸出功率為l W,峰值功率也能達到千瓦級至兆瓦級以上。自90年代初,光纖激光器利用半導體激光器泵浦,具有小巧、結構簡單、無需水冷和可集成化的特點,逐步發展起來并成為鈦寶石激光器強有力的競爭者和替代者。       圖1 Optisiv公司780nm和1560nm飛秒光纖激光器      目前開發的光纖激光器主要采用攙稀土元素的光纖作為增益介質,由于光纖激光器中光纖纖芯很細,在泵浦光的作用下光纖內極易形成高功率密度,造成激光工作物質激光能級的“粒子數反轉”。因此適當加入正反饋回路便可形成激光振蕩。   根據光纖激光器采用的諧振腔的結構可以把光纖激光器分為 F-P 腔光纖激光器和環行腔光纖激光器兩類。光纖激光器產生超短光脈沖采用的技術通常有兩種:調Q技術和鎖模技術。   調Q技術雖然可以使光纖激光器在整個增益譜的寬范圍內產生波長可調的高峰值功率(大于1kW)脈沖,但這種脈沖的寬度相對較寬。而鎖模技術加上脈沖壓縮技術則可以產生比100fs更短的光脈沖。這種飛秒激光器的特點是全光纖結構,小巧、高效,高光束質量,與傳輸光纖兼容,因此更有重要的實用價值,在科研和工業領域得到了廣泛的應用。   目前市場上的飛秒光纖激光器主要采用被動鎖模設計,原理圖如下:    圖2 被動飛秒光纖激光器被動鎖模設計示意圖      與傳統固體飛秒激光器相比,飛秒光纖激光器性能優越,可靠性高。他們具有以下幾個優點:  小型、輕便、無需水冷   光纖激光器在確保必要光學長度的同時,可將光纖卷成半徑約3 cm的環形。體積大幅縮小。光纖形態每單位體積的表面積大于棒狀或片狀晶體激光器,散熱效果好,不需要冷卻器等外圍裝置。     高可靠性、高穩定性   光纖激光器是由光纖部件組裝而成。這些光纖部件采用電弧熔接的方法,因此光學軸長期無偏移, 這種連接方法確保了光纖激光器的穩定性和可靠性。     3.高光束質量   單模光纖輸出的光是近乎理想的點光源,輸出光束的圓度和強度分布較容易獲得接近理想的高質量輸出光束。    4.低功耗   現已廣泛使用的鈦寶石飛秒激光振蕩器的晶體吸收波長在530 nm附近,將大功率Nd:YAG激光器的波長轉換成530 nm來泵浦激光器,既需要大型Nd:YAG激光器,又需要冷卻器,其電能消耗很大。而光纖激光器則不需要冷卻器,可以用二極管激光器直接泵浦。結果表明,飛秒光纖激光器的電光轉換效率優于鈦寶石飛秒激光器1個數量級。      光纖激光器的最大優點是小型化、封閉式及無水冷。作為放大器的種子光源以及光波導的刻劃、THz波的產生、精密時頻傳輸、糾纏光子對的產生、泵浦探針測量、飛秒精細加工等方面,普通單模光纖飛秒激光器以及普通大模場面積光纖飛秒放大器發揮著不可取代的作用。      Optisiv公司飛秒光纖激光器,有780nm和1560nm兩種波長,小于100皮秒的帶寬,有很好的時間穩定性和優秀的光譜質量。 能在TI:S 再生放大的種子源、多光子顯微鏡、材料加工、非線性光學,表征快動力學過程、高速采樣、多光子顯微鏡、產生超連續譜、太赫茲光譜和成像方面提供良好的應用。     
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