- 上一篇：Rsoft三种不同结构光子晶体波导的特性分析
- 下一篇：OpenCV基于边缘保持滤波的人脸磨皮算法
表4.2 x轴横向偏移量（µm）与熔接损耗（dB）对应关系 18
表4.3 放电时间（s）与熔接损耗（dB）对应关系19
表4.4 具体熔接损耗现象、原因与解决方法20
1 引言
近年来，大功率半导体技术的飞跃性进展、掺杂光纤拉制工艺的改善以及包层泵浦技术的连续发展，均使得有着光束质量好、亮度高、全固化结构紧凑等优势的光纤激光器逐渐走出实验室，变得日趋实用化且商用化[1]。本章首先介绍光纤激光器的意义以及国内外研究光纤激光器的进展，引出了光纤激光器光纤熔接损耗这一课题的意义与背景；进而介绍光纤熔接损耗的研究在光纤激光器中所起到的作用；最后阐述了本论文关于光纤熔接损耗的结构安排和主要内容。
1.1 光纤激光器含义与分类
光纤激光器融合光纤技术和激光原理于一体，掺杂了稀土离子的增益介质在吸收低能量泵浦光，形成粒子数反转后，产生受激辐射光放大从而输出高亮度信号光。光纤激光器的分类标准很多，现例举其中的一些分类如下：
（1）根据结构特点可分为全光纤结构与空间结构两种：全光纤结构可以达到元器件全光纤化，实现了泵浦合束器耦合光束进光纤、刻制光纤光栅形成谐振腔；空间结构光纤激光器采用透镜进行耦合泵浦光，利用高反射率镜片构成谐振腔。
（2）根据激励机制的不同，光纤激光器还可分为光子晶体激光器、非线性光纤激光器以及稀土离子掺杂类光纤激光器等[2]。
（3）根据输出状态的不同，又可分为脉冲光纤激光器与连续光纤激光器。从应用目标出发，连续光纤激光器所发出的激光的靶面功率密度低，脉冲光纤激光器的应用将更为广泛。
1.2 光纤激光器特点与局限
相较于其他激光器，光纤激光器优势非常明显，但是局限性也日益突出。下面首先简要介绍光纤激光器的优势。
（1）光纤激光器的优势：
1）光束质量高：光纤作为波导结构，其本身的结构特点决定了光束在其中所传播的模式个数有限，从而为输出优质光束提供保证。
2）转换效率高：光纤激光器的增益介质——光纤可以做得很长，再加上光纤光纤光栅与光纤耦合的优异结构，使得泵浦光能够得到充分的利用，光-光转换效率就目前发展水平而言甚至可达80%。
3）结构紧凑：光纤优越的灵活性使得易于满足设计要求、适应各种应用场合；而传输光纤的耦合、其他光纤器件（光纤耦合束器、光纤放大器、光纤环形腔、光纤光栅等）能够兼容这些光纤激光器所独有的特点更能实现“全光纤化”。
纵然光纤激光器在短短几十年间便取得惊人成绩，然而在其近衍射极限的输出光功率从毫瓦量级飞跃至千瓦量级时，将受到下述的几个方面的局限。
1）非线性效应：受激拉曼散射、自相位调制以及四波混频等，均可被称作是非线性效应[3]。传统采用大模场光纤来抑制非线性效应，通过扩大传输光场的基模直径来提高如拉曼散射等非线性效应的阈值以实现高功率光束的输出。但是另一方面，不可否认，模式选择和控制这两个难题在光纤模场面积增大时将会愈发突出。
2）影响效率因素多：作为抽运源的半导体激光器，其光谱较宽的特性以及折射率随温度变化起伏大等，导致整个系统功率降低；而泵浦功率高至千瓦量级时不同于小功率，信号波段的宽谱中的再次选择会影响光纤激光器的输出功率。对于同样波长的泵浦光，量子亏损随着信号光波长减短而减小，光纤中的热效应相应减小，不过短波长信号光放大却会受到自发辐射放大的影响。