光纖激光器性能影響因素的介紹與分析

　　20世紀(jì)80年代后期出現(xiàn)的包層泵浦技術(shù)，通過光纖內(nèi)包層耦合泵浦能量大大提高了光纖激光器入纖泵浦能量和輸出激光能量。目前，連續(xù)激光輸出功率已高達(dá)10kW。但是許多應(yīng)用領(lǐng)域需要脈沖激光，采用調(diào)Q技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)短脈沖激光的輸出。這種短脈沖激光在測(cè)距、OTDR、通信系統(tǒng)、遠(yuǎn)程傳感、高速全息照相、軍事、醫(yī)療等方面被廣泛應(yīng)用。普通固體調(diào)Q激光器的研究已經(jīng)逐步成熟，但其體積大，輸出能量較低。為了得到高單脈沖能量激光，人們把目光轉(zhuǎn)向?qū)饫w激光器調(diào)Q。2001年，C. C.Renaud等用低數(shù)值孔徑大模場(chǎng)光纖（LMA）作 增益介質(zhì)，采用聲光調(diào)制器（AOM）調(diào)Q獲得2.3mJ 的單脈沖輸出能量；2002年R.Selvas等報(bào)道采用 摻鐿光纖作增益介質(zhì)以及AOM調(diào)Q在980nm處獲得脈寬小于20ns、 能量1.2μJ的脈沖激光；2004年P(guān).D.Dragic采用受激布里淵散射和AOM共同調(diào)Q產(chǎn)生重復(fù)頻率500Hz、1.2μJ單脈沖能量的脈沖輸出。本文從理論上分析了提高調(diào)Q光纖激光器輸出脈沖能量應(yīng)考慮的因素。

　1、理論分析

　　調(diào)Q光纖激光器的基本結(jié)構(gòu)。其中前腔鏡對(duì)脈沖激光起輸出耦合作用，后腔鏡提供高反饋。

　　調(diào)Q光纖激光器因?yàn)樵鲆婀饫w芯徑小，故在高功率泵浦時(shí)纖芯中將產(chǎn)生放大的自發(fā)輻射（ASE），考慮泵浦吸收還未達(dá)到飽和且未產(chǎn)生ASE（小信號(hào)情況），用一個(gè)二能級(jí)系統(tǒng)的模型取代實(shí)際的激光 三能級(jí)和四能級(jí)系統(tǒng)，由J.J.Degnan 關(guān)于調(diào)Q激光器的理論得到調(diào)Q激光振蕩的速率方程。