光纤光栅技术综述

第36卷　增刊　　　　　　　　　　　　　　　激光与红外　2006年9月　　　　　　　　　　　　　　LASER　&　INFRARED

Vol.36,Supplement

September,2006

　　文章编号:100125078(2006)增刊20749206

光纤光栅技术综述

李　尧,赵　鸿,朱　辰,于继承,张大勇,周寿桓

(华北光电技术研究所,北京100015)

摘　要:简要回顾了光纤光栅的发展历史,对光纤光栅技术进行了总结,分析比较了光纤光栅

各种制作方法的特点。对应用于全光纤化高功率光纤激光器的光纤光栅给出了作者的一些见解。

关键词:光纤激光器;光纤光栅;高功率中图分类号:TN253　　　文献标识码:A

StudyonFiberLIYao,ZHAOHong,ZHUYZ2yong,ZHOUShou2huan

(NorthIo2optics,Beijing100015,China)

Abstract:offibergratingsisreviewedbriefly.Severalinscriptionmethodsoffibergratingsareanalysed,ofthemarediscussed,Atlast,someopinionsabouttheinscriptionmethodsoffiberBragggratingusedinall2fiberhighpowerfiberlasersarepresented.Keywords:fiberlasers;fibergratings;highpower

1　引　言

近年来,高功率光纤激光器得到了迅猛发展,单纤输出功率已达上千瓦,并有不断攀升的趋势,这主要得益于包层泵浦技术的改进和高功率半导体泵浦源性能的提高。光纤激光器可以高效地将多模泵浦光转换为单模激光,因此容易获得高功率、高光束质量的激光输出,且无需特殊冷却装置。此外,中小功率的光纤激光器具有体积小巧、结构紧凑、携带方便、环境适应性好等诸多优点,可广泛应用于工业加工、医疗保健、娱乐演示等民用领域及激光雷达、激光测距等军事领域。

光纤激光器关键技术主要包括双包层光纤、高功率泵浦源、高效泵浦耦合及光学谐振腔等。目前光纤激光器谐振腔多采用法布里-珀罗(F-P)腔结构,即一端采用对泵浦光高透、对激光高反的双色镜做激光全反镜;另一端直接利用光纤端面的菲涅耳反射作输出镜。由于需要采用分立元件,这种谐振腔结构的稳定性和可靠性无法得到保证,不利于光纤激光器的推广使用。

解决上述问题的方案之一是,利用光纤布喇格

光栅(FBG)替代分立的激光全反镜以实现全光纤化的光纤激光器。FBG是一种刻写在光纤纤芯中的布喇格光栅,它能够把前向传输的纤芯模式能量耦合给后向传输的纤芯模式,形成在谐振波长附近一定带宽的能量反射。光栅的谐振波长λB与周期Λ的关系为:λB=2neffΛ,式中neff为纤芯的有效折射

[1]

率。FBG具有较高的反射率(～100%)和较窄的

-1

反射带宽(～10nm),作为光纤激光器的谐振腔腔

镜,使激光器具有更为简单紧凑的结构和更高的稳定性。由于FBG本身就是由光纤制作而成,因此在光纤激光器的全光纤化设计中具有明显的优势,代表了双包层光纤激光器腔镜的发展方向。2　国内外研究现状

1999年,Kurkov等人用氩离子激光器作光源,采用全息干涉法在标准Flexcore-1060光纤上刻写

　　作者简介:李　尧(1977-),女,助理工程师,硕士,从事高功率光纤激光器的研究工作。　　收稿日期:20062022

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