线行式光纤光栅激光器

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光纤光栅激光器有多种结构形式。光纤光栅激光器在频域可分为单波长、多波长两大类，在时域可分为连续、脉冲两大类。一个纵向泵浦的F-P腔光纤光栅激光器的基本结构，一段掺杂稀土金属离子的光纤放置于两个反射率经过选择的光纤光栅之间。也可以通过在掺稀土元素离子的光纤上写入一个光栅来进行光的反射。光纤光栅的选用原则是，靠近泵浦端的光纤光栅对泵浦波长具有高透射低反射特性，而对信号激光波长则要求具有高反射特性。远离泵浦端的光纤光栅一方面承担对腔内信号激光的反馈作用，另一方面腔内信号激光须从该光纤光栅耦合输出。因此，为了获得最人的输出光功率，输出耦合光纤光栅对信号激光波长的反射率须根据腔内增益和损耗视具体情况确定。光纤光栅激光器是一个波导型的谐振装置，光波的传输由光纤所担负。泵浦光从光纤激光器的左边光纤耦合器耦合进入光纤。在泵浦波长上的光子被掺杂介质吸收，形成粒子反转数，最后在掺杂光纤介质中产生受激发射而输出激光。因此它实际上就是一个波长转换器。掺稀土元素离子光纤光栅激光器的一个重要性质在于其输出光谱特性受到掺杂离子周围分子环境的显著影响。我们可以选择不同的掺杂离子来获得不同的发光效率。在光纤光栅激光器中，作为增益介质和光波导的掺杂光纤，其典型长度一般在。.5-Icm之间。如激光工作于四能级状态，一般可通过增加光纤长度来降低阐值。而在三能级及准四能级系统中，光纤长度的确定则是一个十分敏感的问题。光纤是 工 作在光频及其附近的一种光波导。光纤波导的形状通常呈圆柱形。从折 射 率 分布来划分，光纤可分为两种。在第一种情形下，纤芯折射率处处是均匀的，而在纤芯与包层边界处折射率发生突然的变化(或阶跃)。这种光纤称为阶跃折射率光纤。在第二种情形下，纤芯的折射率成为距光纤中心径向距离的某个函数那样变化。这种类型的光纤称为梯度折射率光纤。按传输 的 模式来划分，光纤可分为单模光纤与多模光纤。单模光纤芯径约几个微米，而多模光纤芯径一般则在儿十微米量级。单模光纤只载运一个传导模式，而多模光纤则载运数以百计的模式。但是，单模光纤在一定条件下会变成多模光纤，而载运多个传导模式。在单模 光 纤上写入光栅就形成了光纤光栅。光纤光栅具有优异的选频特性和丁作波长的稳定性，掺饵光纤(EDF)则有较宽的增益谱和与光纤兼容的特点。因此人们结合二者的优点，利用光纤成栅技术在掺饵光纤两端写入光栅，两光栅相当于谐振腔。用泵浦激光激发掺饵光纤，饵离子产生增益放大，由于光纤光栅优异的选频特性和对中心波长近于100%的反射作用，使谐振腔只能反馈某一特定的波长，从而输出单频激光，再经光隔离器去除泵浦光成分即可得到线宽窄、功率高、噪声低的信号激光。当光栅用作梳状滤波器的时候，还可以输出窄线宽而且波长间隔相等的多波长激光。其中在光谱段上1.33二和1.55um的输出是最重要的，因为它们对应于光通信的两个低损耗窗口。光纤光栅激光器具有较高的输出光功率，还具有较低的相对强度噪声和较宽的调谐范围。由于光栅的布拉格波长随温度、应力的变化良好的线性关系，因此通过对光栅加纵向拉伸力，改变温度或改变泵浦激光器的调制频率即

可实现对光纤光栅激光器的调谐。