光纤激光器的原理、结构和作用

光纤激光器是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器，光纤激光器经过更新换代，已经具有了很大的突破，目前的光纤激光器都提升了输出功率、调谐范围，这两种特征是光纤激光器Z显著的特点。

光纤激光器的原理及结构

光纤激光器采用光纤做工作介质，光纤渡导性质也会影响到光纤激光器的特性，光纤中进入泵浦光具有很多种模式，信号光电也可能会具备很多种模式，所以不同的泵浦模式会对不同的信号模式产生不同的影响，在一定程度上增加了分析光纤激光器的复杂程度，而光纤激光器也会在很大程度上受到光纤中的掺杂分布的影响，所以通常在光纤中掺杂进工作离子也就是杂质，使介质具备一定的增益特性。一般来说，工作离子都均匀分布于纤芯中，但是在光纤中的不同模式的泵浦光的分布并不是均匀的，所以为了有效提高泵浦效率，需要促进泵浦能量与离子分布的重合。

光纤激光器与传统的固体、气体激光器相同，都是由泵浦源、谐振腔以及增益介质三个基本要素组成。泵浦源利用的是高功率半导体激光器，谐振腔可以用耦合器构成的各种环形谐振腔，也可以用由光纤光栅等光学反馈元件构成各种直线型谐振腔，而普通非线性光纤与稀土掺杂光纤是光纤激光器的主要的增益介质。在适宜的光学系统耦合下泵浦光进入增益光纤，而吸收泵浦光后的增益光纤会形成非线性增益或者粒子数反转，从而形成自发发射光，在经过谐振腔的选模与受激放大后，自发发射光Z终会形成稳定的激光输出。

光纤激光器的激射状态分为三能级激射与四能级激射两种形式。它们之间的区别在于三能级系统中存在着较低能级，激光下能级为基态或者靠近基态的能级，而四能级系统中的基态能级与激光下能级之间具有一个跃迁，一般情况下为无辐射跃迁。将电子从基态提升到比激光上能级较高的一个或多个泵浦带，通过非辐射跃迁，电子通常会到达激光上能级泵浦带，并且以比较快的速度弛豫到寿命相对较长的亚稳态，积累在亚稳态上的电子数比激光下能级要多，因此产生了粒子数的反转，电子放出能量的形式是辐射光子，通过这种形式电子就能回到基态，通过光学谐振腔这种自发发射的光子会反馈到增益介质中，诱发受激发射，同时形成和诱发此过程的光子性质相同的光子，在谐振腔内，如果光子获得的增益比其在腔内的损耗还要大，激光输出就会形成。

光纤激光器的作用

光纤激光器的研究与应用引起了广泛的重视和兴趣，已能制备以硅和氟化铅为基质的掺杂稀土金属元素的光纤。用这些光纤制作成光源或光放大器在降低光通信系统的成本方面具有巨大的潜力。接铰和饵离子的光纤激光器已有多种波长的输出，包括900nm、1060nm和1550nm等。

激光输出可以通过改变稀土离子所处的玻璃基质进行改变。由掺杂稀土元素离子的氟化错光纤可以在红外区产生波长为1050nm、1350nm、1380nm和1550nm的激光输出，其中1350nm波长非常有价值，因为利用以硅为基质的光纤要想得到这个波长的输出非常困难。

光纤激光器的输出方式可以是连续的，也可以是脉冲的。光纤激光器的调Q和锁模以及亚纳秒脉冲业已获得。光纤激光器可以在其整个荧光谱范围内进行调节输出，Z重要的是可以获得窄带宽、单纵模的输出，因此也可用于相干通信以及其他单色性要求较高的应用场合。

光纤激光器和半导体激光器的区别

光纤激光器和半导体激光器的区别就是他们发射激光的介质材料不同。光纤激光器使用的增益介质是光纤，半导体激光器使用的增益介质是半导体材料，一般是砷化镓，铟镓申等(同理，固体激光器的增益介质一般是晶体或者玻璃，陶瓷等。气体的就是使用氦氖气，二氧化碳等)。

半导体激光器的发光机理是粒子在导带和价带之间跃迁产生光子，因为是半导体，所以使用电激励即可，是直接的电光转换。而光纤不能够直接实现电光转换，需要用光来泵浦增益介质(一般用激光二极管泵浦)，它实现的是光光转换。光纤激光器散热好，一般风冷即可。半导体激光器受温度影响非常大，当功率较大是，需要水冷。