早在1976年,，就有光纖中產(chǎn)生超連續(xù)譜的報(bào)道，但是由于缺乏高功率脈沖光纖激光器和更有效的高非線性光纖,，超連續(xù)譜激光光源研究進(jìn)展緩慢,。光子晶體光纖(PhotonicCrystalFiber,，PCF)的發(fā)明和脈沖光纖激光器的性能提升，極大地促進(jìn)了超連續(xù)譜的飛速發(fā)展,。PCF具有非線性系數(shù)高,、色散靈活可調(diào)等優(yōu)良特性，非常適合超連續(xù)譜的產(chǎn)生,。1996年P(guān)CF成功制備，2000年貝爾實(shí)驗(yàn)室Ranka等報(bào)道了基于PCF的超連續(xù)譜激光實(shí)驗(yàn)研究,，獲得了光譜覆蓋400～1500nm的高光束質(zhì)量超連續(xù)譜光源,，自此開啟了超連續(xù)譜光源研究的新春天，該領(lǐng)域成為新的研究熱點(diǎn),。經(jīng)多年發(fā)展,，超連續(xù)譜的產(chǎn)生已有多種解決方案，在泵浦選擇上有連續(xù)波激光,、納秒激光,、皮秒激光,、飛秒激光等，產(chǎn)生超連續(xù)譜的非線性介質(zhì)有PCF、普通光纖,、增益光纖,、軟玻璃光纖等，超連續(xù)譜激光的光譜范圍可以輕易覆蓋可見至近紅外波段,，還可延伸至紫外、中紅外波段,，甚至遠(yuǎn)紅外波段,。超連續(xù)譜光源也獲得了諸多實(shí)際應(yīng)用,，如光纖通信、精密時(shí)間及頻率測量,、光學(xué)相干層析成像和非線性光譜學(xué)等,。本文重點(diǎn)介紹以光纖為非線性介質(zhì)的超連續(xù)譜研究進(jìn)展情況。光纖傳感技術(shù)始于1977年,，伴隨光纖通信技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的,。EML激光光源工作原理

激光的產(chǎn)生機(jī)理可以溯源到1917年愛因斯坦解釋黑體輻射定律時(shí)提出的假說,，即光的吸收和發(fā)射可經(jīng)由受激吸收,、受激輻射和自發(fā)輻射三種基本過程,。激光的產(chǎn)生需要滿足三個(gè)條件：粒子數(shù)反轉(zhuǎn)、諧振腔反饋和滿足閾值條件,。通過受激吸收,，使處于高能級的粒子數(shù)比處于低能級的越多（粒子數(shù)反轉(zhuǎn)），還需要在有源區(qū)兩端制作出能夠反射光子的平行反射面,，形成諧振腔,，并使增益大于損耗,，即相同時(shí)間新產(chǎn)生的光子數(shù)大于散射吸收掉的光子數(shù),。只有滿足了這三個(gè)條件,，才有可能產(chǎn)生激光。EML激光光源工作原理光纖傳感系統(tǒng)主要由激光器,、傳輸光纖,、傳感元件或調(diào)制區(qū),、光檢測等部分組成。

光子晶體光纖(PCF)具有可控的零色散點(diǎn)波長和高的非線性系數(shù),被用于非線性光學(xué)方面,。而其大模面積和無截止單模的設(shè)計(jì),有效地克服了常規(guī)光纖的缺陷,可明顯改善光纖激光器的某些性能。因此,研究PCF產(chǎn)生超連續(xù)譜及PCF激光器,具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值,。作為一種比較新型的激光晶體,Nd:GdVO4晶體除了具有Nd:YVO4晶體的優(yōu)點(diǎn)之外,它的熱導(dǎo)率也稍高于Nd:YAG晶體,被認(rèn)為是一種在高功率全固態(tài)激光器領(lǐng)域很有發(fā)展前景的激光晶體,。本論文的主要內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)概括如下:對光子晶體的概念,、原理,、特性,、分類,、制備方法,、計(jì)算方法、應(yīng)用和前景進(jìn)行了比較系統(tǒng)的綜述;簡要介紹了光子晶體光纖的特點(diǎn),、種類、制作方法,、研究現(xiàn)狀及其潛在應(yīng)用價(jià)值,。采用光參量放大器泵浦2.5米保偏PCF獲得了超過兩個(gè)倍頻程(300nm-1350nm)的超連續(xù)譜,在1.5(m-1.8(m范圍內(nèi)也觀察到了弱的光譜峰,OH離子的吸收造成了在1.4(m左右的光譜凹陷;采用鎖模鈦寶石飛秒激光器泵浦2米非線性PCF獲得了譜寬為390nm-1370nm的超連續(xù)譜,。在800mW的輸入功率下得到了超連續(xù)譜的輸出功率為60mW;采用鈦寶石放大器泵浦保偏PCF得到了譜寬為380nm-1750nm的超連續(xù)譜,帶寬超過了兩個(gè)倍頻程。

波長可調(diào)諧光源基于熱光效應(yīng)和電光效應(yīng)實(shí)現(xiàn)波長調(diào)諧,，內(nèi)部集成溫度控制和光隔離器，具有良好的波長穩(wěn)定性和長期可靠性,，按照波長調(diào)諧方式分為連續(xù)可調(diào)和ITU間隔可調(diào),。具有高輸出功率，調(diào)諧范圍寬,，單模或保偏輸出,，連續(xù)或者步進(jìn)調(diào)諧等產(chǎn)品特點(diǎn),。波長范圍為1529.16~1567.13nm,。波長可調(diào)諧激光器可以根據(jù)需要進(jìn)行光波長的改變，改變波長的方法之一是通過改變注入電流，使發(fā)光材料的折射率發(fā)射改變,，從而在一定范圍內(nèi)改變和控制激光器的輸出波長,，其主要考慮的性能指標(biāo)是波長調(diào)諧速度和波長調(diào)諧范圍。激光器光束指向穩(wěn)定性包括俗稱的光束抖動和漂移,，主要源于諧振腔振動和溫度變化。

現(xiàn)在,，用于臨床的激光器大多是氬離子激光器,、二氧化碳激光器和YAG激光器，但通常它們光束質(zhì)量不高,，具有非常大的體積,，需要龐大的水冷系統(tǒng),，并且安裝和維護(hù)非常麻煩，而這些恰恰是光纖激光器可以彌補(bǔ)的,。因?yàn)樗肿釉?μm有一個(gè)吸收峰,，將2μm光纖激光器用作外科手術(shù)工具可以實(shí)現(xiàn)快速止血，減少手術(shù)對人體組織的破壞,。超快光纖激光器是目前活躍的研究領(lǐng)域之一,，其在醫(yī)療領(lǐng)域也有十分重要的應(yīng)用,。目前，生物醫(yī)學(xué)**已將它作為超精密外科手術(shù)刀,，用于手術(shù),，既能減少組織損傷又不會留下手術(shù)后遺癥，甚至可對單個(gè)細(xì)胞動精密手術(shù)或者用于基因療法,。人們也在研究如何將飛秒激光用于牙科。另外,，利用其超短脈沖,，醫(yī)學(xué)研究者們也研究其在醫(yī)學(xué)成像方面的應(yīng)用,。隨著各種研究的深入,，用于醫(yī)療的光纖激光器需求也必將迅速增加,。光纖由三個(gè)基本同心元件組成：芯,、包層和外涂層。EML激光光源工作原理

階躍折射率光纖的纖芯具有均勻的折射率,，直到包層界面,，折射率以階躍方式變化。EML激光光源工作原理

全光纖激光器的包層泵浦耦合技術(shù)對決定光纖激光器性能和水平具有不可估量的作用,。用于大功率全光纖激光器的光纖泵浦耦合器件和光纖功率合成器件，均在很高的功率條件下使用,，其耦合效率必須很高,，損耗必須很小，承受的功率必須很大,，并且,，輸入光的路數(shù)還需要盡可能的多,。在如此眾多的極限條件要求下，制作的泵浦耦合器件和功率合成器件具有很高的難度,，不過,，實(shí)現(xiàn)的方式方法也多種多樣，這是一項(xiàng)富有挑戰(zhàn)性的技術(shù),。從大功率全光纖激光器的發(fā)展趨勢來看,，還要求泵浦耦合器件在將泵浦光耦合到內(nèi)包層的同時(shí),，盡量不影響和損害雙包層光纖的纖芯，因?yàn)橹挥羞@樣才能在不影響信號激光的產(chǎn)生和傳輸?shù)那闆r下實(shí)現(xiàn)級聯(lián)泵浦,，實(shí)現(xiàn)超大功率的輸出。本文認(rèn)為,，發(fā)展對纖芯影響很小的泵浦耦合技術(shù)是泵浦耦合器件的發(fā)展方向,。對于光纖功率合成器件，所追求的目標(biāo)就是不斷提高合成的光功率,。EML激光光源工作原理

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