飞秒光纤激光器
发布:   时间:2018/1/17 11:45:55  
飞秒光纤激光器   飞秒光纤激光器是一种主要由光纤激光器构成,具有飞秒级脉宽的脉冲激光器。 飞秒激光器的脉宽极窄,瞬间功率极高,既使平均输出功率为l W,峰值功率也能达到千瓦级至兆瓦级以上。自90年代初,光纤激光器利用半导体激光器泵浦,具有小巧、结构简单、无需水冷和可集成化的特点,逐步发展起来并成为钛宝石激光器强有力的竞争者和替代者。       图1 Optisiv公司780nm和1560nm飞秒光纤激光器      目前开发的光纤激光器主要采用搀稀土元素的光纤作为增益介质,由于光纤激光器中光纤纤芯很细,在泵浦光的作用下光纤内极易形成高功率密度,造成激光工作物质激光能级的“粒子数反转”。因此适当加入正反馈回路便可形成激光振荡。   根据光纤激光器采用的谐振腔的结构可以把光纤激光器分为 F-P 腔光纤激光器和环行腔光纤激光器两类。光纤激光器产生超短光脉冲采用的技术通常有两种:调Q技术和锁模技术。   调Q技术虽然可以使光纤激光器在整个增益谱的宽范围内产生波长可调的高峰值功率(大于1kW)脉冲,但这种脉冲的宽度相对较宽。而锁模技术加上脉冲压缩技术则可以产生比100fs更短的光脉冲。这种飞秒激光器的特点是全光纤结构,小巧、高效,高光束质量,与传输光纤兼容,因此更有重要的实用价值,在科研和工业领域得到了广泛的应用。   目前市场上的飞秒光纤激光器主要采用被动锁模设计,原理图如下:    图2 被动飞秒光纤激光器被动锁模设计示意图      与传统固体飞秒激光器相比,飞秒光纤激光器性能优越,可靠性高。他们具有以下几个优点:  小型、轻便、无需水冷   光纤激光器在确保必要光学长度的同时,可将光纤卷成半径约3 cm的环形。体积大幅缩小。光纤形态每单位体积的表面积大于棒状或片状晶体激光器,散热效果好,不需要冷却器等外围装置。     高可靠性、高稳定性   光纤激光器是由光纤部件组装而成。这些光纤部件采用电弧熔接的方法,因此光学轴长期无偏移, 这种连接方法确保了光纤激光器的稳定性和可靠性。     3.高光束质量   单模光纤输出的光是近乎理想的点光源,输出光束的圆度和强度分布较容易获得接近理想的高质量输出光束。    4.低功耗   现已广泛使用的钛宝石飞秒激光振荡器的晶体吸收波长在530 nm附近,将大功率Nd:YAG激光器的波长转换成530 nm来泵浦激光器,既需要大型Nd:YAG激光器,又需要冷却器,其电能消耗很大。而光纤激光器则不需要冷却器,可以用二极管激光器直接泵浦。结果表明,飞秒光纤激光器的电光转换效率优于钛宝石飞秒激光器1个数量级。      光纤激光器的最大优点是小型化、封闭式及无水冷。作为放大器的种子光源以及光波导的刻划、THz波的产生、精密时频传输、纠缠光子对的产生、泵浦探针测量、飞秒精细加工等方面,普通单模光纤飞秒激光器以及普通大模场面积光纤飞秒放大器发挥着不可取代的作用。      Optisiv公司飞秒光纤激光器,有780nm和1560nm两种波长,小于100皮秒的带宽,有很好的时间稳定性和优秀的光谱质量。 能在TI:S 再生放大的种子源、多光子显微镜、材料加工、非线性光学,表征快动力学过程、高速采样、多光子显微镜、产生超连续谱、太赫兹光谱和成像方面提供良好的应用。     
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