光纖激光器發(fā)展歷史與現(xiàn)狀

1962年世界上第一個(gè)GaAs半導(dǎo)體激光器問世以來，已有四十余年的歷史，現(xiàn)在半導(dǎo)體激光器已廣泛地應(yīng)用于激光通信、光盤存儲(chǔ)、激光檢測(cè)等領(lǐng)域。

隨著半導(dǎo)體激光器連續(xù)輸出功率的日益提高，其應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)大，其中大功率半導(dǎo)體激光器泵浦的固體激光器（DPSSL）是它最大的應(yīng)用領(lǐng)域之一。這一技術(shù)綜合了半導(dǎo)體激光器與固體激光器的優(yōu)點(diǎn)，不僅將半導(dǎo)體激光器的波長轉(zhuǎn)換為固體激光器的波長，而且伴隨光束質(zhì)量的改善和光譜線寬的壓縮，以及實(shí)現(xiàn)脈沖輸出等。半導(dǎo)體激光器體積小、重量輕，直接電子注入具有很高的量子效率，可以通過調(diào)整組份和控制溫度得到不同的波長與固體激光材料的吸收波長相匹配，但它本身的光束質(zhì)量較差，且兩個(gè)方向不對(duì)稱，橫模特性也不盡理想。而固體激光器的輸出光束質(zhì)量較高，有很高的時(shí)間和空間相干性，光譜線寬與光束發(fā)散角比半導(dǎo)體激光小幾個(gè)量級(jí)。對(duì)于DPSSL，是吸收波長短的高能量光子，轉(zhuǎn)化為波長較長的低能量光子，這樣總有一部分能量以無輻射躍遷的方式轉(zhuǎn)換為熱。這部分熱能量將如何從塊狀激光介質(zhì)中散發(fā)、排除成為半導(dǎo)體泵浦固體激光器的關(guān)鍵技術(shù)。為此，人們開始探索增大散熱面積的方法。

方法之一就是將激光介質(zhì)做成細(xì)長的光纖形狀。

所謂光纖激光器就是用光纖作激光介質(zhì)的激光器，1964年世界上第一代玻璃激光器就是光纖激光器。由于光纖的纖芯很細(xì)，一般的泵浦源（例如氣體放電燈）很難聚焦到芯部。所以在以后的二十余年中光纖激光器沒有得到很好的發(fā)展。隨著半導(dǎo)體激光器泵浦技術(shù)的發(fā)展，以及光纖通信蓬勃發(fā)展的需要，1987年英國南安普頓大學(xué)及美國貝爾實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)證明了摻鉺光纖放大器（EDFA）的可行性。它采用半導(dǎo)體激光光泵摻鉺單模光纖對(duì)光信號(hào)實(shí)現(xiàn)放大，現(xiàn)在這種EDFA已經(jīng)成為光纖通信中不可缺少的重要器件。由于要將半導(dǎo)體激光泵浦入單模光纖的纖芯（一般直徑小于10um），要求半導(dǎo)體激光也必須為單模的，這使得單模EDFA難以實(shí)現(xiàn)高功率，報(bào)道的最高功率也就幾百毫瓦。