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窄线宽光纤激光器进展
第4l卷,第5期
2004年5月
激光与光电子学进展V0】.41.No.5
May.2004
窄线宽光纤激光器进展
薛冬楼祺洪周军叶震寰孔令峰
f中国科学院上海光学精密机械研究所,上海201800)
提要窄线宽光纤激光器在光纤传感,激光倍频,光谱测量等领域有广泛应用.简单介绍了窄线宽光纤激光器的研究进
展,详细阐述了窄线宽光纤激光器的各种腔形结构及线宽压缩机制,并对各种方法作了简要的对比.
关键词窄线宽光纤光纤激光器进展
NewDevelopmentsofNarrowLinewidthFiberLaser
XUEDongLOUQihongZHOUJunYEZhenhuanKONGLmgfeng
(ShanghaiInstituteofOpticsandFineMechanics,theChineseAcademyofSc/enee,Shanghai201800)
AbstractNarrowlinewidthfiberlasershavewidespreadapplicationsinfibersensinglaser~equencydoubling,spectral
measurement,andsooilThenewdevelopmentsofnarrowlinewidthfiberlasersarein~oduce4andseveralcavity
structuresandnarrowingmechanismaregivenindetail,andthecomparisonsofdifferentmethodsarediscussed.
Keywordsnarrowlinewidthfiberfiberlaserdevelopment
l引言
近年来,光纤激光器成为激光
领域的热门研究课题,在现代光通
信,光传感,材料技术,生命科学及
精密加工等领域广泛应用.光纤激
光器有很多优点:抽运阈值低,转
换效率高,散热效果好,调谐范围
宽,耦合效率高,结构紧凑等.这些
特性决定了光纤激光器比半导体
激光器和块状激光器拥有更多的
优势.窄线宽f特别是单纵模)光纤
激光器是激光器发展的一个重要
方向,它除具有上述光纤激光器的
特点外,还以其窄线宽,低噪声等
优点广泛应用于光纤传感,光纤遥
感,高精度光谱及光纤通信领域.
光纤激光器的波长确定和调
整是通过波长选择器.如F—P标准
具,可调滤波器或Bragg光栅等实
现的.这些波长选择器可以限制增
益谱内起振的纵模数,只让满足特
定条件的少数几个模发生激光振
荡.这就是窄线宽激光器.如果只
让一个纵模振荡.就成为严格的单
频(single—frequency)激光器.输出
光将具有极高的时间相干性.
2窄线宽光纤激光器研究进展
早期的研究工作主要集中在固
定波长的窄线宽光纤激光器上,振
荡波长由固定波长响应的滤波器控
制.如布拉格光栅.其反射中心波长
由光栅周期决定,反射带宽由光栅
长度决定.1986年第一次报道了用
蚀亥方法得到的布拉格结构作为反
射器的掺钕光纤激光器[11,该布拉格
反射器的中心波长设计为与钕离子
发射谱的峰值波长一致,它与另一
侧的双色镜构成谐振腔.布拉格反
射器的峰值反射比为75%,对应于
波长1084nm(~纤增益介质的发射
峰值波长为1088nm).激光器在
1084nm波长处振荡.实测线宽为
16GI{z.同样结构也做成了掺铒光
纤激光器闭
Melta等首次用全息的方法在
4m长掺钕光纤两端写入布拉格光
栅[31,并通过调节温度来改变波长.
除了通过对光纤光栅施加应力
或温差来改变振荡波长外,还可以
通过旋转光栅,调节腔内标准具角
度,利用声光滤波器,电调液晶标准
具等方式来实现.另外,一些由耦合
器组成的环形结构也可以调整波
长,如光纤Sagnac结构,M—Z结构
等,这是因为这些结构的透射波长
收稿日期:2003—11—21:收到修改稿日期:2004—02—23
作者简介:薛冬(1975一),男,山东枣庄人,在读博士研究生,主要从事双包层光纤激光器及放大器方面的研究.
E—m蚰:fiberlaser@tom.corn
田
第4l卷.第5期
2004年5月
和透射比与耦合器的耦合比有依
赖关系,因此通过某种外部手段(如
温度调节)改变K值,则输出波长即
可得到调谐.
文献[5]用M—z干涉仪结构
实现波长在39nm内快速可调的
掺铒激光器,文献[6]用可调带通
滤波器实现了1510～1580nm波长
可调的单模掺铒光纤激光器.
提高光纤激光器的输出功率
有很多方法.对于掺Er3光纤,用
650nil2或528nm进行抽运,输出
功率要比用980nm或1480nm抽
运高一个数量级.Ep和Yb共掺
也可以提高输出功率.Yb.离子将
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