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拉曼光纤激光器所具有的优势
点击次数:320 发布时间:2016-10-08
   拉曼光纤激光器的原理是基于光纤中的非线性效应:受激拉曼散射(SRS)。拉曼现象早在1928年就被Chandrasekhara Raman爵士所发现。目前对SRS效应的研究已形成一套比较完整的理论体系。在早期单模光纤中首先测得了石英光纤中的拉曼增益系数,其增益谱的典型特征是具有较宽的带宽,可在很宽的范围内获的拉曼增益。对于一定的拉曼增益,输出端的拉曼散射光强与泵浦光功率和光纤长度成正比,与光纤芯径成反比。对于光纤中的拉曼效应进一步研究发现,泵浦光与斯托克斯色散光的偏振方向对拉曼过程影响很大,当使用长光纤时,由于泵浦光与斯托克斯光无法实现同方向偏振方向传输,将使拉曼阈值成倍地上升。拉曼光纤激光器主要由泵源,耦合器,掺稀土元素光纤,谐振腔等部件构成。泵源由一个或多个大功率激光二极管构成,其发出的泵浦光经特殊的泵浦结构耦合入作为增益介质的掺稀土元素光纤,泵浦波长上的光子被掺杂光纤介质吸收,形成粒子数反转,受激发射的光波经谐振腔镜的反馈和振荡形成激光输出。
  拉曼光纤激光器作为第三代激光技术的代表,具有以下优势:
  (1)玻璃光纤制造成本低、技术成熟及其光纤的可饶性所带来的小型化、集约化优势。
  (2)玻璃光纤对入射泵浦光不需要像晶体那样的严格的相位匹配,这是由于玻璃基质Stark 分裂引起的非均匀展宽造成吸收带较宽的缘故。
  (3)玻璃材料具有极低的体积面积比,散热快、损耗低,所以上转换效率较高,激光阈值低。
  (4)输出激光波长多:这是因为稀土离子能级非常丰富及其稀土离子种类之多。
  (5)可调谐性:由于稀土离子能级宽和玻璃光纤的荧光谱较宽。
  (6)由于拉曼光纤激光器的谐振腔内无光学镜片,具有免调节、免维护、高稳定性的优点,这是传统激光器无法比拟的。
  (7)光纤导出,使得激光器能轻易胜任各种多维任意空间加工应用,使机械系统的设计变得非常简单。
  (8)胜任恶劣的工作环境,对灰尘、震荡、冲击、湿度、温度具有很高的容忍度。
  (9)不需热电制冷和水冷,只需简单的风冷。
  (10)高的电光效率:综合电光效率高达20%以上,大幅度节约工作时的耗电,节约运行成本。
  (11)高功率,目前商用化的光纤激光器是六千瓦。
  拉曼光纤激光器分类:
  (1)线形腔拉曼光纤激光器:若从线形腔拉曼光纤激光器的输出波长来划分,可以分为单波长和多波长拉曼光纤激光器两大类。不同线形拉曼光纤激光器的结构基本相似,都采用布拉格光栅作为其谐振腔的反射镜。
  (2)环行腔拉曼光纤激光器:环行腔结构在激光技术中具有重要的地位和作用,也是构建拉曼光纤激光器的另一种重要方式。
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