【正文】 稀土元素的 SiO2構(gòu)成 ， 它作為激光振蕩的通道 ， 對(duì)相關(guān)波長(zhǎng)為單模； 內(nèi)包層 ：內(nèi)包層由橫向尺寸和數(shù)值孔徑比纖芯大的多 、折射率比纖芯小的純 SiO2構(gòu)成 ， 它是泵光通道 ， 對(duì)泵光波長(zhǎng)是多模的； 外包層： 外包層由折射率比內(nèi)包層小的軟塑材料構(gòu)成； 保護(hù)層： 最外層由硬塑材料包圍 ， 構(gòu)成光纖的保護(hù)層 。 泵光的能量不能直接耦合到光纖芯內(nèi) ， 而是將泵光耦合到內(nèi)包層 ， 光在內(nèi)包層和外包層之間來(lái)回反射 ， 多次穿過(guò)單模纖芯被其吸收 。 光纖激光器的結(jié)構(gòu) —— 雙包層光纖激光器 雙包層光纖激光器的泵浦耦合技術(shù) 雙包層光纖激光器的泵浦耦合技術(shù) 雙包層光纖激光器的泵浦耦合技術(shù) 三 、 雙包層光纖的研究進(jìn)展 俄羅斯普物所研制的內(nèi)包層為方形的摻 Yb雙包層光纖 。 美國(guó)朗訊公司研制的內(nèi)包層為星形的摻 Yb雙包層光纖 。 中國(guó)天津 46所和南開(kāi)大學(xué)合作研制成功摻 Yb雙包層光纖。 內(nèi)包層直徑：125μm, 數(shù)值孔徑 （ NA)： ；芯徑： ， NA：；在 976nm出的吸收系數(shù)： 64dB/km； 矩形 內(nèi)包層的摻 Yb雙包層光纖 。 光纖激光器的結(jié)構(gòu) —— 雙包層光纖激光器 雙包層光纖激光器結(jié)構(gòu) 光纖非線性效應(yīng)激光器： P um p L a s e r 53 2n m C W 1 t o 10 W L e ns a nd c ou pl e r S i ng l e m od e f i be r 25 0m or 92 0 m R om a n s pe c t r og r a m C om pu t e r 圖 4. 7 光纖受激拉曼散射 激光器結(jié)構(gòu) 在雙包層光纖和高功率多模 LD的制造工藝的日趨完善的基礎(chǔ)上 ， 高功率光纖激光器發(fā)展極為迅速 。 美國(guó)朗訊公司的 ‘ 97 CLEO會(huì)議上 ， 采用一個(gè)915nm波長(zhǎng) 、 1cm寬的高功率半導(dǎo)體激光二極管條作泵源 ， 使系統(tǒng)的輸出功率在 1065nm波長(zhǎng)處為 ， 在 1101nm波長(zhǎng)處為 。其光 —— 光轉(zhuǎn)換效率為 %。 光纖激光器的結(jié)構(gòu) —— 高功率摻 Yb光纖激光器 國(guó)內(nèi)上海光機(jī)所用大于 10瓦的 915nm LD泵浦內(nèi)包層為矩形的摻 Yb雙包層光纖獲得 1060nm、 光輸出 。 南開(kāi)大學(xué)對(duì)高功率光纖激光器進(jìn)行了研究 。m 340181。摻雜濃度%（ Yb2O3）。 瓦級(jí)全光纖摻 Yb雙包層光纖激光器 高功率的光纖激光器一般仍采用二色鏡等傳統(tǒng)的體器件構(gòu)成諧振腔 ， 未能實(shí)現(xiàn)全光纖化 ， 這不僅極大地限制了光纖激光器的結(jié)構(gòu)緊湊性和工作可靠性 ， 也增加了抽運(yùn)光的耦合難度 ， 同時(shí)不利于光纖激光器與后續(xù)光纖光學(xué)系統(tǒng)的匹配兼容 。 光纖激光器的結(jié)構(gòu) —— 高功率摻 Yb光纖激光器 光纖： 摻 Yb雙包層光纖的內(nèi)包層形狀為正方形 ， 截面尺寸為 125μm 125μm， 數(shù)值孔徑約為 。 纖芯中摻雜有較高濃度的 Yb離子 ， 對(duì)976nm抽運(yùn)光的吸收損耗約為 。 諧振腔： 一對(duì)中心反射波長(zhǎng)為 1060nm的 FBG作為選頻反饋腔鏡 ， 構(gòu)成駐波腔 ， 相應(yīng)的峰值反射率分別為 99%和 5%。在 LD模塊與光纖激光器注入端之間專門設(shè)計(jì)了一個(gè) taper型光纖耦合器，以提高抽運(yùn)光的注入效率。 英國(guó)南安普敦大學(xué)采用空氣包層 Yb3+雙包層光纖，在 Littrow結(jié)構(gòu)中得到的調(diào)諧范圍1010nm~1120nm。 光纖激光器的結(jié)構(gòu) —— 可調(diào)諧 摻 Yb光纖激光器 ● 德國(guó) LittmanLittrow外腔結(jié)構(gòu) (雙光柵結(jié)構(gòu) )，在 1040nm~1100nm范圍內(nèi)獲得了調(diào)諧輸出，輸出功率大于 200mW； ● 上海光機(jī)所陳柏等人則通過(guò)調(diào)節(jié)光纖后端面與后腔鏡之間的距離以及后腔鏡角度的方法，獲得了 50nm的調(diào)諧輸出 ； ● 南開(kāi)大學(xué)采用國(guó)產(chǎn)圓形內(nèi)包層摻 Yb3+雙包層光纖為增益光纖分別用 Littrow、 Littman和雙光柵三種外腔結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了寬帶調(diào)諧輸出。 共振腔的 Q值（也稱腔的品質(zhì)因子）是描述激光器共振腔損耗大小的量。 Q值定義： Q＝２ πν腔內(nèi)存儲(chǔ)的能量／每秒損失的能量 當(dāng)泵浦源向激光器工作物質(zhì)輸入的能量（功率）達(dá)到振蕩閾值時(shí)，激光器便產(chǎn)生激光振蕩。激光振蕩閾值與共振腔的光學(xué)損耗（Ｑ值）有關(guān)。當(dāng)工作物質(zhì)已“吸飽”能量時(shí)，突然升高Ｑ值，相應(yīng)地，激光振蕩閾值也突然降低，在閾值之上那部分儲(chǔ)存能量便在短時(shí)間內(nèi)發(fā) 射出來(lái)，形成功率很高的激光脈沖。使激光器輸出功率增加 104倍達(dá)到 105~106KW。 光纖激光器的結(jié)構(gòu) —— 調(diào) Q光纖激光器 ：電光（ EOM）調(diào) Q 特點(diǎn)：開(kāi)關(guān)時(shí)間快（幾 ns），消光比大（ 95％），但插 入損 耗大，穩(wěn)定性較差，需要幾千伏的高壓，產(chǎn)生 的電子干擾大。 高速光纖通信要求超短脈沖光源的脈寬為 ps，重復(fù)頻率 1GHz－ 100GHz， 同時(shí)輸出波長(zhǎng)可調(diào)諧 ，因此研究工作集中在：高重復(fù)速率諧波鎖模技術(shù)；多波長(zhǎng)和可調(diào)諧鎖模光纖激光器；鎖模光纖激光穩(wěn)頻技術(shù)；輸出脈沖窄化和超連續(xù)譜光纖激光器 。 如圖所示，腔長(zhǎng)為 L的普通光纖激光器在未經(jīng)鎖模時(shí)，同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)在位于增益帶寬范圍內(nèi)超過(guò)閩值的大量縱模上，各個(gè)縱模的等頻率間隔為 : 日本 NTT采用有理數(shù)諧波鎖模技術(shù) ， 重復(fù)頻率達(dá)到200GHz， 采用色散漸減 Er光纖放大器進(jìn)行絕熱孤子壓縮可使脈寬小于 100fs， 他們還利用重復(fù)頻率、 脈寬 ， 經(jīng)放大后泵浦 3km單模色散位移光纖 ， 獲得了寬 200nm，強(qiáng)度平坦的超連續(xù)光譜 。 南開(kāi)大學(xué)在鎖模光纖激光器方面作了諸多的研究工作： 光纖激光器的結(jié)構(gòu) —— 鎖模光纖激光器 基于 Bragg光纖光柵調(diào)諧的鎖模光纖激光器 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 : 波長(zhǎng)： , 脈寬： 50ps 調(diào)諧范圍： ～ 光纖激光器的結(jié)構(gòu) —— 鎖模光纖激光器 基于有理數(shù)諧波的鎖模光纖激光器 實(shí)驗(yàn)結(jié)果：波長(zhǎng)： , 脈寬： 光纖激光器的結(jié)構(gòu) —— 鎖模光纖激光器 基于啁啾光柵色散的鎖模光纖激光器 實(shí)驗(yàn)結(jié)果： 波長(zhǎng)： , 脈寬： 60ps, 啁啾度： 光纖激光器的結(jié)構(gòu) —— 鎖模光纖激光器 實(shí)驗(yàn)結(jié)果： 波長(zhǎng)： ， ； 脈寬： RF driver 光纖激光器的結(jié)構(gòu) —— 鎖模光纖激光器 雙波長(zhǎng)主動(dòng)鎖模光纖激光器 問(wèn)題與思考題？ 簡(jiǎn)述什么是激光器構(gòu)成的三要素，光纖激光器滿足三要素條件。 如何設(shè)計(jì)一種環(huán)形腔光纖激光器，給出設(shè)計(jì)方案同說(shuō)明工作原理。 問(wèn)題與思考題？ 畫(huà)出典型的雙包層光纖的結(jié)構(gòu)，并簡(jiǎn)述其特點(diǎn)。 什么是激光器的鎖模技術(shù)，設(shè)計(jì)一種光纖鎖模激光器，畫(huà)出其結(jié)構(gòu)，并說(shuō)明