光纖激光器是指用摻稀土元素玻璃光纖作為增益介質的激光器，光纖激光器可在光纖放大器的基礎上開發出來。接下來小編給大家介紹一下光纖激光器原理以及光纖激光器的應用。

　　光纖激光器原理

　　光纖是以SiO2為基質材料拉成的玻璃實體纖維，其導光原理是利用光的全反射原理，即當光以大于臨界角的角度由折射率大的光密介質入射到折射率小的光疏介質時，將發生全反射，入射光全部反射到折射率大的光密介質，折射率小的光疏介質內將沒有光透過。普通裸光纖一般由中心高折射率玻璃芯、中間低折射率硅玻璃包層和外部的加強樹脂涂層組成。光纖按傳播光波模式可分為單模光纖和多模光纖。單模光纖的芯徑較小，只能傳播一種模式的光，其模間色散較小。多模光纖的芯徑較粗，可傳播多種模式的光，但其模間色散較大。按折射率分布的情況化分，可分為階躍折射率(SI)光纖和漸變折射率(GI)光纖。

　　以稀土摻雜光纖激光器為例，摻有稀土離子的光纖芯作為增益介質，摻雜光纖固定在兩個反射鏡間構成諧振腔，泵浦光從M1入射到光纖中，從M2輸出激光(下圖1)。

　　當泵浦光通過光纖時，光纖中的稀土離子吸收泵浦光，其電子被激勵到較高的激發能級上，實現了離子數反轉。反轉后的粒子以輻射形成從高能級轉移到 基態，輸出激光。圖1的反射鏡諧振腔主要用以說明光纖激光器的原理。實際的光纖激光器可采用多種全光纖諧振腔。

　　圖2為采用2×2光纖耦合器構成的光纖環路反射器及由此種反射器構成的全光纖激光器，(a)表示將光纖耦合器兩輸出端口聯結成環，(b)表示與此光纖環等效的用分立光學元件構成的光學系統，(c)表示兩只光纖環反射器串接一段摻稀土離子光纖，構成全光纖型激光器。以摻Nd3+石英光纖激光器為例，應用806nm波長的AlGaAs(鋁鎵砷)半導體激光器為泵浦源，光纖激光器的激光發射波長為1064nm，泵浦閥值約470μW。

圖3

　　利用2×2光纖耦合器可以構成光纖環形激光器。如圖3(a)所示，將光纖耦合器輸入端2聯結一段稀土摻雜光纖，再將摻雜光纖聯結耦合器輸出端4而成環。泵浦光由耦合器端1注入，經耦合器進入光纖環而泵浦其中的稀土離子，激光在光纖環中形成并由耦合器端口3輸出。這是一種行波型激光器，光纖耦合器的耦合比越小，表示儲存在光纖環內的能量越大，激光器的閾值也越低。典型的摻Nd3+光纖環形激光器，耦合比≤10%，利用染料激光器595nm波長的輸出進行泵浦，產生1 078mn的激光，閾值為幾個毫瓦。上述光纖環形激光腔的等效分立光學元件的光路安排如圖3(b)所示。

　　利用光纖中稀土離子熒光譜帶寬的特點，在上述各種激光腔內加入波長選擇性光學元件，如光柵等，可構成可調諧光纖激光器，典型的摻Er3+光纖激光器在1 536和1 550nm處可調諧14nm和llnm。如 圖3 光纖環形激光器示意圖 果采用特別的光纖激光腔設計，可實現單縱模運轉，激光線寬可小至數十兆赫，甚至達10kHz的量級。光纖激光器在腔內加入聲光調制器，可實現調Q或鎖模運轉。調Q摻Er3+石英光纖激光器，脈沖寬度32ns，重復頻率800Hz，峰值功率可達120W。鎖模實驗，得到光脈沖寬度2.8ps和重復頻率810MHz的結果，可望用作孤子激光源。

　　稀土摻雜石英光纖激光器以成熟的石英光纖工藝為基礎，因而損耗低和精確的參數控制均得到保證。適當加以選擇可使光纖在泵浦波長和激射波長均工作于單模狀態，可達到高的泵浦效率，光纖的表面積與體積之比很大，散熱效果很好，因此，光纖激光器一般僅需低功率的泵浦即可實現連續波運轉。光纖激光器易于與各種光纖系統的普通光纖實現高效率的接續，且柔軟、細小，因此不但在光纖通信和傳感方面，而且在醫療、計測以及儀器制造等方面都有極大的應用價值。

　　光纖激光器的應用

　　光纖激光器應用范圍非常廣泛，包括激光光纖通訊、激光空間遠距通訊、工業造船、汽車制造、激光雕刻激光打標激光切割、印刷制輥、金屬非金屬鉆孔/切割/焊接(銅焊、淬水、包層以及深度焊接)、軍事國防安全、醫療器械儀器設備、大型基礎建設，作為其他激光器的泵浦源等等。