光纤激光器：原理、分类与关键技术

"光纤激光器是激光技术中的重要分支，因其独特的优点在科研和工业应用中备受瞩目。本文详细探讨了光纤激光器的工作原理、主要分类以及关键技术。 光纤激光器的基本原理在于利用掺杂光纤作为增益介质，通过泵浦光源注入能量，使光纤内的掺杂离子处于激发状态，产生粒子数反转，进而通过受激辐射发出激光。图1展示了一个典型的光纤激光器结构，其中光纤光栅作为谐振腔的一部分，确保激光在光纤内部反射并放大。光纤的波导性质使得激光能够高效传输，同时光纤的优良散热性能有助于维持激光器的稳定运行。 根据增益介质的不同，光纤激光器主要分为掺杂光纤激光器（例如掺铒、掺钕等稀土元素的光纤）和受激散射光纤激光器（如基于受激拉曼散射和受激布里渊散射的激光器）。前者依赖于稀土离子的受激辐射产生激光，后者则利用光纤的非线性效应。 在结构上，光纤激光器可进一步分为线形腔和环形腔。线形腔，特别是分布式反馈（DFB）和分布式布拉格反射（DBR）结构，常用于实现高功率和单纵模输出；而环形腔虽然结构复杂，但能提供多纵模输出。此外，按照激光输出的时间特性，还可将光纤激光器分为连续激光器和脉冲激光器，脉冲激光器则可通过调Q和锁模技术来实现，锁模技术包括主动锁模和被动锁模。 光纤激光器的关键技术包括泵浦源的选择和优化、光纤光栅的设计与制作、热管理、以及激光模式控制等。新型泵浦技术的进步和大功率半导体激光器制造技术的成熟，极大地推动了光纤激光器的发展。这些技术的不断进步使得光纤激光器在材料加工、医疗、通信、遥感等多个领域找到了广泛应用。"