光纤激光的原理

如题所述

2 冲,每单个脉冲有一个持续时间,比如说 10 ns(纳秒),一般称作单个脉冲宽度,或单个脉冲持续时间,我们用 t 表示。这种激光器可以发出一连串脉冲,比如,1 秒钟发出 10 个脉冲,或者有的就发出 一个脉冲。这时,我们就说脉冲重复(频)率前者为 10,后者为 1,那么,1 秒钟发出 10 个脉冲,它的脉冲重复周期为 0.1 秒,而 1 秒钟发出 1 个脉冲,那么,它的脉冲重复周期为 1 秒,我们用 T 表示这个脉冲重复周期。 如果单个脉冲的能量为 E, 那么 E/T 称作脉冲激光器的平均功率,这是在一个周期内的平均值。例如, E = 50 mJ(毫焦), T = 0.1 秒, 那么, 平均功率 P平均 = 50 mJ/0.1 s = 500 mW。 如果用 E 除以 t,即有激光输出的这段时间内的功率,一般称作峰值功率(peak power),例如,在前面的例子中 E = 50 mJ, t = 10 ns, P峰值 = 50 ×10^(-3)/[10×10^(-9)] = 5×10^6 W = 5 MW(兆瓦),由于脉冲宽度 t 很小,它的峰值功率很大。 脉冲能量E=1mj 脉宽t=100ns 重复频率20-80K 脉冲持续时间T=1s/2k=?秒 平均功率P=E/T=0.001J/0.00005s=20W P峰值功率=E/t
激光的分类: 激光按波段分,可分为可见光、红外、紫外、X光、多波长可调谐 ,目前工业用红外及紫外激光。例如CO2激光器10.64um红外
3 激光, 氪灯泵浦YAG激光器1.064um红外激光, 氙灯泵浦YAG激光器1.064um红外激光, 半导体侧面/端面泵浦激光器1.064um红外激光。 激光器的种类分,可分为固体、气体、液体、半导体和染料等几种类型: ( 1 )固体激光器一般小而坚固,脉冲辐射功率较高,应用范围较广泛。如:Nd:YAG激光器。Nd(钕)是一种稀土元素,YAG代表钇铝石榴石,晶体结构与红宝石相似。 ( 2 )半导体激光器可以通过外加的电场、磁场、温度、压力等改变激光的波长,能将电能直接转换为激光能,所以发展迅速。 ( 3 )气体激光器以气体为工作物质(主要为惰性气体),单色性和相干性较好,激光波长可达数千种,应用广泛。气体激光器结构简单、造价低廉、操作方便。在工农业、医学、精密测量、全息技术等方面应用广泛。气体激光器有电能、热能、化学能、光能、核能等多种激励方式。 ( 4 )以液体染料为工作物质的染料激光器于 1966 年问世,广泛应用于各种科学研究领域。现在已发现的能产生激光的染料,大约在 500 种左右。这些染料可以溶于酒精、苯、丙酮、水或其他溶液。它们还可以包含在有机塑料中以固态出现,或升华为蒸汽,以气态形式出现。所以染料激光器也称为 “ 液体激光器 ” 。染料激光器的突出特点是波长连续可调。燃料激光器种类繁多,价格低廉,效率高,输出功率可与气体和固体激光器相媲美,应用于分光光谱、光
4 化学、医疗和农业。 ( 5 )红外激光器已有多种类型,应用范围广泛,它是一种新型的红外辐射源,特点是辐射强度高、单色性好、相干性好、方向性强。 ( 6 ) X 射线激光器在科研和军事上有重要价值,应用于激光反导弹武器中具有优势;生物学家用 X 射线激光能够研究活组织中的分子结构或详细了解细胞机能 用 X 射线激光拍摄分子结构的照片 , 所得到的生物分子像的对比度很高。 ( 7 )化学激光器 有些化学反应产生足够多的高能原子,就可以释放出大能量,可用来产生激光作用。 ( 8 )自由电子激光器 这类激光器比其他类型更适于产生很大功率的辐射。它的工作机制与众不同,它从加速器中获得几千万伏高能调整电子束,经周期磁场,形成不同能态的能级,产生受激辐射。 光分为可见光和不可见光:是根据人的肉眼是否能看到来划分的。光的可见与不可见与光(或者说电磁波,光就是电磁波)的波长有关系,人眼能看到的电磁波的波长范围是400nm到760nm,400nm左右的是紫色光,小于这个波长的人眼就看不到了,是紫外线。760nm附件的是红色光,波长大于这个范围,人眼也感觉不到也就是红外线。

5 波长为380—780nm的电磁波为可见光。可见光透过三棱镜可以呈现出红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色组成的光谱。红色光波最长,640—780nm;紫色光波最短,380—430nm。 红640—780nm 橙640—610nm 黄610—530nm 绿505—525nm 蓝505—470nm 紫470—380nm 肉眼看得见的是电磁波中很短的一段,从0.4-0.76微米这部分称为可见光。可见光经三棱镜分光后,成为一条由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色组成的光带,这光带称为光谱。其中红光波长最长,紫光波长最短,其它各色光的波长则依次介于其间。波长长于红光的(>0.76微米)有红外线有无线电波;波长短于紫色光的(<0.4微米)有紫外线 常见的可见光有:
红光、紫光
6 常用的是:红外和紫外,红外的如:YAG灯泵浦,CO2,半导体侧面/端面泵浦,光纤 激光依据释放能量的方式可分为:连续和脉冲激光,连续激光是以稳定、连续的光束释放出能量,如二氧化碳、CW光纤激光器。脉冲激光的能量是以脉冲的形式释放的,即激光能量在一个固定的(也有可调节的)时间内(脉冲宽度)释放出来(称为一个脉冲),而每个脉冲之间的时间是可控的,依据脉冲宽度,此类激光又可分为长脉冲激光(脉宽为毫秒级)和短脉冲激光(脉宽为纳秒级),近年又出现了皮秒激光(1皮秒等于一万亿分之一秒(10E-12秒)。 激光脉冲:指的是脉冲工作方式的激光器发出的一个光脉冲,简单的说,好比手电筒的工作一样,一直合上按钮就是连续工作,合上开关立刻又关掉就是发出了一个“光脉冲”
温馨提示:内容为网友见解,仅供参考
第1个回答  推荐于2016-04-06
  光纤激光的原理如下:
  由泵浦源发出的泵浦光通过一面反射镜耦合进入增益介质中,由于增益介质为掺稀土元素光纤,因此泵浦光被吸收,吸收了光子能量的稀土离子发生能级跃迁并实现粒子数反转,反转后的粒子经过谐振腔,由激发态跃迁回基态,释放能量,并形成稳定的激光输出。
  光纤激光器的结构类似于传统的固体激光器、气体激光器,主要由泵浦源、增益介质、谐振腔三大部分构成,如下图所示。其中,泵浦源一般为高功率的半导体激光器,增益介质为掺稀土元素的玻璃光纤,谐振腔由耦合器或光纤光栅等构成。
  光纤激光器,英文名称为Fiber Laser,是一种以掺稀土元素的玻璃光纤为增益介质来产生激光输出的装置。光纤激光器可在光纤放大器的基础上进行开发,由于光纤激光器中光纤纤芯很细,因此在泵浦光作用下,光纤内部功率密度高,使得激光能级出现“粒子数反转”现象,在此基础上,再通过正反馈回路构成谐振腔,便可在输出处形成激光振荡。
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