[激光原理与应用-207]：光学器件 - 光纤种子源激光器常用元器件

光纤种子源激光器作为产生稳定、高质量激光脉冲的核心组件，其常用元器件主要包括以下几类：

一、种子源（信号源）

• 作用：种子源是激光放大系统中辐射放大的对象，提供低功率信号的激光作为“种子”，让放大系统依照这个“种子”的状态进行放大。

• 类型：

  • 连续或脉冲模式驱动的半导体激光管：这类种子源能够产生稳定的激光信号，满足不同应用场景的需求。
  • DFB（分布反馈式）半导体激光管种子源：DFB种子源通过集成布拉格光栅实现单纵模输出，具有窄线宽、高波长稳定性的特点，适用于高速中长距离传输等高端应用。
  • 特殊种子源架构：如Q开关腔、锁模腔、微芯片晶体振荡器等，这些架构能够产生特定特性的激光脉冲，满足特定应用的需求。

二、泵浦源

• 作用：泵浦源为光纤激光器提供高功率、高亮度的泵浦光，是激光产生的能量来源。

• 类型：

  • 半导体激光器LD：半导体激光器具有体积小、效率高、寿命长等优点，是光纤激光器常用的泵浦源。
  • 光纤耦合激光二极管：这类泵浦源通过光纤将泵浦光耦合到有源光纤中，提高了泵浦光的耦合效率和激光器的整体性能。

三、有源光纤

• 作用：有源光纤作为增益介质，在光纤激光器中实现将泵浦光到信号光的能量转换，实现放大作用。
• 特性：有源光纤通常掺杂有稀土元素（如铒、镱或铥），这些稀土离子能够吸收泵浦光并发生能级跃迁，从而实现粒子数反转和激光发射。

四、无源光纤

• 作用：无源光纤主要实现光传输的作用，不参与波长的转换。

• 类型：

  • 光纤光栅：光纤光栅是一种通过一定方法使光纤纤芯的折射率发生轴向周期性调制而形成的衍射光栅，属于无源滤波器件。它决定激光的输出波长与带宽，可控制激光模式与光束质量。
  • 光纤隔离器中的无源匹配光纤：这类光纤用于隔离器中，保护激光器免受回返光损伤。
  • 激光传能组件中的无源多模大芯径传能光纤：这类光纤用于传输高功率激光，具有大芯径、低损耗等特点。

五、光学元件

• 作用：光学元件用于控制和调节激光束的方向、形状和强度等参数。

• 类型：

  • 反射镜：用于构建激光谐振腔，提供全反射或部分反射。
  • 光纤合束器：将多路泵浦光或信号光合并成一路光，提高激光器的功率和效率。
  • 隔离器：防止回返光损伤激光器中的其他光学部件。
  • 剥模器：剥除激光器中的包层光，保护相关器件并提高输出激光光束质量。
  • 声光调制器或电光调制器：主要用于谐振腔内部，通过射频驱动调制技术调制所需的激光脉冲，是调Q脉冲光纤激光器的核心部件。
  • 模式匹配器：用于连接两个不同类型光纤的核心器件，可以使得不同类型光纤的连接损耗降到最低，优化激光器模式模场的匹配性。
  • SESAM: SESAM是半导体可饱和吸收镜，由可饱和吸收体与反射镜复合构成，用于激光锁模，实现超短脉冲激光输出。

六、监测与控制组件

• 作用：监测与控制组件用于实时监测激光器的输出功率、波长等参数，并确保激光器在安全稳定的条件下工作。

• 类型：

  • 光电二极管：用于监测激光器的输出功率和波长等参数。
  • 温度控制系统：控制激光器的温度，确保其在稳定的工作条件下运行。
  • 驱动电路：为激光器提供稳定的电流和电压驱动。