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光纖激光器那些鮮為人知的秘密-光纖激光器的核心器件解析

發布:2022-05-06 10:15作者:www.yattendonparish.com點擊:963次

光纖激光器已成為高集成度光纖激光器的中堅力量,由于光纖具有易散熱、光束質量好、壽命長、維護成本低等諸多優點,往往超越傳統的半導體和氣體激光器。光纖、光纖光柵和發展水平也決定了光纖激光器發展的成熟度,這些都是國產化需要重點研究的問題。超快光纖激光器由于具有非常高的峰值功率和相對較高的脈沖能量,需要更強的纖芯,這對光纖器件提出了更高的要求。
光纖:超快光纖激光器的“心臟”。
光纖的基本結構由芯和殼組成。光能在纖芯中來回反射,每次反射幾乎都是無損的。這是因為光纖中使用了內部光的完美反射原理。當來自高折射率介質的光線落在折射率低的介質上時,光線會以一定的角度消失,并能被完全反射。
此外,光纖的透明度一般都很高,光可以傳輸數百公里,而無需再次使用光纖。超短脈沖光纖激光器的光纖通常具有“熊貓眼”或類似結構,旨在使光纖具有良好的保持偏振狀態的能力,并確保激光器與處于偏振狀態的激光器一起工作。 .
光子晶體是一種材料,其中微米級的納米結構偶爾像有序晶體一樣排列,因此得名。光子晶體也存在于自然界中。比如蝴蝶翅膀上的小鱗片時不時會安定下來,但翅膀上鮮艷的顏色并不是來自鱗片本身,而是季節性的燈光熄滅,出現反射光。一種稱為光子帶隙效應的放大使這些顏色顯得明亮。光子晶體光纖采用光子晶體材料,意味著光纖結構豐富,功能多樣。
2000年前后,英國巴斯大學教授菲利普·羅素(Philip Russell)領導的一個研究小組,在光纖中添加了氣孔等微結構,以改變光纖的特性,并報告了重要的特性和潛力。光子晶體的應用。纖維。 [一種]。光子晶體光纖可用于超連續性產生、超短脈沖激光放大、激光傳輸等。光子晶體光纖已成為發展超快光纖激光器的最重要的構件。
光子晶體光纖大致可分為兩類,即全反射型和光子帶型。照片中的光子晶體光纖。 3是內型全反射。黑洞的材料通常是空氣??諝獾恼凵渎史浅5?,它會稀釋石英并降低任何材料的平均折射率。這種材料在直徑上圍繞核心并充當纖維護套,將光線保持在核心內部。此外,光子晶體型光子晶體光纖的工作原理對應于蝴蝶翅膀等多層反射膜,在纖芯上只能反射某種顏色的光,因此光被限制在心臟內。 .
目前,空芯光子光纖又稱空芯反諧振光纖,以其結構簡單、傳輸損耗低等優點而備受業界關注。 .
2000年前后,英國巴斯大學教授菲利普·羅素(Philip Russell)領導的一個研究小組,在光纖中添加了氣孔等微結構,以改變光纖的特性,并報告了重要的特性和潛力。光子晶體的應用。纖維。 [一種]。光子晶體光纖可用于超連續性產生、超短脈沖激光放大、激光傳輸等。光子晶體光纖已成為發展超快光纖激光器的最重要的構件。
光子晶體光纖大致可分為兩類,即全反射型和光子帶型。照片中的光子晶體光纖。 3是內型全反射。黑洞的材料通常是空氣??諝獾恼凵渎史浅5?,它會稀釋石英并降低任何材料的平均折射率。這種材料在直徑上圍繞核心并充當纖維護套,將光線保持在核心內部。此外,光子晶體型光子晶體光纖的工作原理對應于蝴蝶翅膀等多層反射膜,在纖芯上只能反射某種顏色的光,因此光被限制在心臟內。 .
使用編織光纖網絡
超短脈沖光纖激光器是實現精準激光治療的重要技術工具。為了實現高脈沖能量,需要啁啾脈沖放大技術,并且首先放大前激光脈沖。全光纖激光器的實施具有顯著的優勢,例如: B. 光路的簡化和維護的簡化。不可避免的選擇是在腕架中使用光纖組件。使用最高縱橫比光纖模式進行脈沖擴展是大多數超快開關光纖放大系統中使用的技術解決方案。它具有高縱橫比、靈活的設計和高水平的色散補償的優點。
1996年,密歇根大學的一個研究小組開發了一種編織纖維增強系統。由于設備限制,該系統使用了大量的空間光路,并沒有充分利用整個光纖結構。
2007 年,來自英國南安普頓大學的一組研究人員報告了一種輸出超過 100W 的基于光纖的啁啾放大器系統,該系統使用了帶有兼容色散壓縮器的光纖系統啁啾。來增加沖動。 2納秒。 ,然后由多級放大器以 135 瓦的功率供電,最后由空間壓縮器壓縮到 360 fs。系統牽引部分為全光纖結構,充分利用了光纖設備。
扭曲光柵的生產
編織纖維網格的制造需要精確的散射控制,但同時必須考慮帶寬和反射率要求,這很難制造。目前制作高縱橫比編織纖維陣列的技術方法有兩種:相網技術和連續纖維油炸技術。相位掩模技術是一種廣泛使用的點陣技術,通常使用紫外激光和相位掩模來寫入光纖點陣。
相位光柵技術的優點是得到的光纖重現性好、制造效率高,而且模型制造難度大、成本高。連續光纖點陣配準技術是利用紫外激光器與光纖位置的相對變化來寫入光纖點陣。連續光纖網格記錄技術非常靈活:通過位置控制,可以用不同的參數記錄光纖光柵。難點在于復雜的運動控制和平臺的高穩定性要求。
對摻雜稀土光纖的廣泛研究始于1880年,由英國南安普頓大學光電研究中心的David Payne教授領導的一個研究小組系統地研究了摻雜稀土光纖及其應用[5]。
稀土摻雜光纖的第一個應用是在光通信領域。摻鉺光纖放大器通常采用核泵浦,這意味著單模泵浦光通過 WDM 連接器插入光纖纖芯。這種泵浦方式增益高、噪聲低,但單模泵浦功率低,不適合高功率增益。
1988 年,美國的 Elias Snitzer 提出了一種纖維結構與雙襯里服裝相結合。雙涂層光纖通常由摻雜稀土元素的纖芯、折射率略低于纖芯的內殼和折射率低于纖芯的外殼組成。內護套。多功能泵與內桿連接,并與傳動裝置一起放置在核心中。高效的多模泵浦可以有效地將信號放大到單模光纖纖芯以實現高輸出功率。
隨著技術的進步,連續光纖激光器的輸出功率將不斷增加。 2010 年,實現了從約 2,000 瓦到 100 瓦單?;蚪鼏文9饫w激光器的兩條增長線。僅在過去 10 年中,光纖激光器的功率增長就已經放緩。超快光纖激光器也在朝著高平均功率、高能量和高峰值功率方向發展。為便于實際使用,稀土光纖作為合束器、插芯和散熱器封裝出售,以形成光纖放大器。
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