Определение: Лазер, в котором в качестве активной среды используется легированное оптическое волокно, или лазер, в котором большая часть резонансной полости лазера состоит из оптического волокна.
Волоконные лазеры обычно относятся к лазерам, которые используют оптические волокна в качестве среды усиления, хотя некоторые лазеры, которые используют полупроводниковые среды усиления (полупроводниковые оптические усилители) и волоконные резонансные полости, также могут называться волоконными лазерами (или полупроводниковыми оптическими лазерами). Кроме того, некоторые другие типы лазеров (например, волоконно-связанные полупроводниковые диоды) и волоконные усилители также называются волоконными лазерами (или волоконно-лазерными системами).
В большинстве случаев усиливающей средой является волокно, легированное редкоземельными ионами, например, эрбием (Er3+), иттербием (Yb3+), торием (Tm3+) или празеодимом (Pr3+), и его необходимо накачивать одним или несколькими лазерными диодами, соединенными с волокном. Хотя усиливающая среда волоконных лазеров похожа на среду твердотельных объемных лазеров, волноводные эффекты и малая эффективная площадь мод приводят к лазерам с другими свойствами. Например, они обычно имеют высокий коэффициент усиления лазера и потери в резонансной полости. См. термины волоконный лазер и корпусной лазер.
Волоконный лазерный резонатор
Для того, чтобы получить лазерную резонансную полость с использованием оптоволокна, некоторые отражатели могут быть использованы для формирования линейной резонансной полости или может быть изготовлен волоконный кольцевой лазер. Различные типы отражателей могут быть использованы в линейной оптической лазерной резонансной полости:
1. В лабораторной установке на вертикально срезанном порту волокна можно использовать обычный дихроичный отражатель, как показано на рисунке 1. Однако это решение не может быть использовано в массовом производстве и не является долговечным.
2. Френелевское отражение на торце голого волокна достаточно, чтобы действовать как выходной соединитель для волоконного лазера. Пример приведен на рис. 2.
3. Также возможно нанесение диэлектрического покрытия непосредственно на порт волокна, обычно методом испарения. Такие покрытия дают большую отражательную способность в широком диапазоне.
4. Для коммерческих продуктов обычно используются волоконные брэгговские решетки, которые могут быть изготовлены непосредственно из легированных волокон или путем сплавления нелегированных волокон с активными волокнами. На рисунке 3 показан лазер с распределенным брэгговским отражением (DBR-лазер), который содержит две волоконные решетки, а лазер с распределенной обратной связью существует там, где есть решетка в легированном волокне со сдвигом фаз между ними.
5. Если свет, выходящий из волокна, коллимируется с помощью линзы и отражается обратно через дихроичный отражатель, можно получить лучшую обработку мощности (например, рисунок 4). Свет, полученный отражателем, будет иметь значительно меньшую интенсивность из-за большей площади луча. Однако небольшое смещение может привести к значительным потерям на отражение, а дополнительные френелевские отражения на торце волокна могут создать эффект фильтрации. Последнее можно подавить, используя наклонно-срезанные волоконные порты, но это приводит к потерям, зависящим от длины волны.
6. Оптический петлевой отражатель также может быть сформирован (рисунок 5), используя волоконный соединитель и пассивное волокно.
Большинство оптических лазеров накачиваются одним или несколькими полупроводниковыми лазерами, соединенными с волокном. Свет накачки напрямую соединяется с сердечником или с высокой мощностью с оболочкой накачки (см. Волокна с двойной оболочкой), как более подробно обсуждается ниже.
Существует множество типов волоконных лазеров, некоторые из которых описаны ниже.
