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窄线宽光纤激光器进展 第4l卷,第5期 2004年5月 激光与光电子学进展V0】.41.No.5 May.2004 窄线宽光纤激光器进展 薛冬楼祺洪周军叶震寰孔令峰 f中国科学院上海光学精密机械研究所,上海201800) 提要窄线宽光纤激光器在光纤传感,激光倍频,光谱测量等领域有广泛应用.简单介绍了窄线宽光纤激光器的研究进 展,详细阐述了窄线宽光纤激光器的各种腔形结构及线宽压缩机制,并对各种方法作了简要的对比. 关键词窄线宽光纤光纤激光器进展 NewDevelopmentsofNarrowLinewidthFiberLaser XUEDongLOUQihongZHOUJunYEZhenhuanKONGLmgfeng (ShanghaiInstituteofOpticsandFineMechanics,theChineseAcademyofSc/enee,Shanghai201800) AbstractNarrowlinewidthfiberlasershavewidespreadapplicationsinfibersensinglaser~equencydoubling,spectral measurement,andsooilThenewdevelopmentsofnarrowlinewidthfiberlasersarein~oduce4andseveralcavity structuresandnarrowingmechanismaregivenindetail,andthecomparisonsofdifferentmethodsarediscussed. Keywordsnarrowlinewidthfiberfiberlaserdevelopment l引言 近年来,光纤激光器成为激光 领域的热门研究课题,在现代光通 信,光传感,材料技术,生命科学及 精密加工等领域广泛应用.光纤激 光器有很多优点:抽运阈值低,转 换效率高,散热效果好,调谐范围 宽,耦合效率高,结构紧凑等.这些 特性决定了光纤激光器比半导体 激光器和块状激光器拥有更多的 优势.窄线宽f特别是单纵模)光纤 激光器是激光器发展的一个重要 方向,它除具有上述光纤激光器的 特点外,还以其窄线宽,低噪声等 优点广泛应用于光纤传感,光纤遥 感,高精度光谱及光纤通信领域. 光纤激光器的波长确定和调 整是通过波长选择器.如F—P标准 具,可调滤波器或Bragg光栅等实 现的.这些波长选择器可以限制增 益谱内起振的纵模数,只让满足特 定条件的少数几个模发生激光振 荡.这就是窄线宽激光器.如果只 让一个纵模振荡.就成为严格的单 频(single—frequency)激光器.输出 光将具有极高的时间相干性. 2窄线宽光纤激光器研究进展 早期的研究工作主要集中在固 定波长的窄线宽光纤激光器上,振 荡波长由固定波长响应的滤波器控 制.如布拉格光栅.其反射中心波长 由光栅周期决定,反射带宽由光栅 长度决定.1986年第一次报道了用 蚀亥方法得到的布拉格结构作为反 射器的掺钕光纤激光器[11,该布拉格 反射器的中心波长设计为与钕离子 发射谱的峰值波长一致,它与另一 侧的双色镜构成谐振腔.布拉格反 射器的峰值反射比为75%,对应于 波长1084nm(~纤增益介质的发射 峰值波长为1088nm).激光器在 1084nm波长处振荡.实测线宽为 16GI{z.同样结构也做成了掺铒光 纤激光器闭 Melta等首次用全息的方法在 4m长掺钕光纤两端写入布拉格光 栅[31,并通过调节温度来改变波长. 除了通过对光纤光栅施加应力 或温差来改变振荡波长外,还可以 通过旋转光栅,调节腔内标准具角 度,利用声光滤波器,电调液晶标准 具等方式来实现.另外,一些由耦合 器组成的环形结构也可以调整波 长,如光纤Sagnac结构,M—Z结构 等,这是因为这些结构的透射波长 收稿日期:2003—11—21:收到修改稿日期:2004—02—23 作者简介:薛冬(1975一),男,山东枣庄人,在读博士研究生,主要从事双包层光纤激光器及放大器方面的研究. E—m蚰:fiberlaser@tom.corn 田 第4l卷.第5期 2004年5月 和透射比与耦合器的耦合比有依 赖关系,因此通过某种外部手段(如 温度调节)改变K值,则输出波长即 可得到调谐. 文献[5]用M—z干涉仪结构 实现波长在39nm内快速可调的 掺铒激光器,文献[6]用可调带通 滤波器实现了1510～1580nm波长 可调的单模掺铒光纤激光器. 提高光纤激光器的输出功率 有很多方法.对于掺Er3光纤,用 650nil2或528nm进行抽运,输出 功率要比用980nm或1480nm抽 运高一个数量级.Ep和Yb共掺 也可以提高输出功率.Yb.离子将