光纤激光器是一种利用光纤作为波导介质的激光器,其工作原理主要包括以下几个关键步骤:
泵浦源:
光纤激光器由一个或多个大功率激光二极管阵列构成,这些激光二极管发出的泵浦光被用于激发光纤中的掺杂离子。
耦合器:
泵浦光通过特殊的泵浦结构耦合入作为增益介质的掺稀土元素光纤。
粒子数反转:
泵浦光在光纤中被掺杂离子吸收,使得离子跃迁到高能级,形成粒子数反转。这意味着在激光下能级上的粒子数多于上能级,为激光的产生创造了条件。
谐振腔:
受激发射的光波在光纤中传播,并通过光纤纤芯与包层之间的全反射原理进行传输。当光波经过光纤的特定部位时,会被反射镜(构成谐振腔的一部分)反射,从而形成激光的振荡和放大。
激光输出:
经过谐振腔的反馈和振荡,最终形成高度聚焦的激光束输出。
光纤激光器的特点包括高耦合效率、易于形成高功率密度、长寿命、稳定性好以及波长可调谐等。这些特性使得光纤激光器在众多领域得到了广泛应用,如光纤通信、激光加工、医疗仪器、军事和国防等。