双端泵浦保偏光纤激光器

　光纤激光器以其结构简单紧凑、散热效果好、转换效率高、低阈值、工作稳定可靠、无须调试、光束质量好、易于集成等优点，一直被人们认为是固体激光技术实用化的最佳选择。光纤激光器的发展可以追溯到20世纪60年代。1961年，美国的Snitzer用一根芯径300μm的掺钕(Nd抖)玻璃波导观察到了激光现象，从此开了光纤激光器的先河。1964年和1966年，Charlse等分别报道了钕玻璃光纤激光器。随着光纤技术和半导体激光器的发展，光纤激光器也得到了较快的发展1973年，第一台使用半导体泵浦的光纤激光器研制成功。特别是包层泵浦技术的提出，大大提高了光纤激光器的光转换效率和输出功率，与此同时，各种泵浦耦合技术也得到了相应的发展。本文对光纤激光器的双端泵浦进行了研究，并对双端泵浦光纤激光器的特性进行了分析。

　　1 实验装置

　　实验装置如图1所示。实验所用仪器为两台输出中心波长均为808nm的半导体激光器LD1和LD2，15m长掺钕保偏光纤作为增益介质，两个二色镜兼做腔镜和输出镜，其中一个是808nm高透1060nm 高反，另一个为45°的808nm高透和45°的1060 nm高反；耦合镜使用40倍显微物镜。

图1 双端泵浦光纤激光器实验装置

　　2 实验结果与分析

　　实验分别测量了LD1和LD2单端泵浦，以及LD1和LD2双端泵浦时光纤激光器的输出功率。图2(a)是LD1半导体激光器单端泵浦时输出功率与泵浦电流之间的关系曲线，图2(b)是LD2半导体激光器单端泵浦时输出功率与泵浦电流之间的关系曲线。可以看出，输出功率随泵浦电流的增加呈近似线性增加。

图２单端泵浦输出功率与电流关系

　　图3是LD1和LD2半导体激光器双端泵浦时输出功率与泵浦电流之间的关系曲线，可见输出功率随泵浦电流的增加亦呈近似线性增加。即光纤激光器输出都能保持很好的线性，这说明双包层光纤激光器还未达到饱和，仍能通过增加泵浦功率来提高输出功率。国内外在这一领域的研究，主要涉及提高激光输出功率和泵浦效率，本文实验所用光纤芯径仅为0.5μm的单模光纤，主要研究双端泵浦的效率和输出激光的偏振情况。

图３单端泵浦输出功率与电流关系

图4是利用两台半导体激光器分别单端泵浦输出功率之和与双端泵浦输出功率的比较。从图4也可以看出，在相同泵浦电流时，双端泵浦时输出功率大于两泵源单独泵浦时输出功率之和，说明双端泵浦转换效率高。

图４双端泵输出功率与单端输出功率之和比较

　　双端泵浦光纤激光器，由于泵浦光从光纤两端进入增益光纤，使得进入光纤的泵浦功率分布比较均匀，有利于增益离子充分吸收，提高转换效率；同时可以减轻端面损伤，提高泵浦功率和输出激光功率。

　　当泵浦功率增加时，在光纤输出端可以得到输出激光的光谱，如图5所示，其发射峰为1060nm。继续增加泵浦功率，当泵浦电流为8A时，观察到了第2个激光峰，其中心波长为1092nm。同时，在输出激光的谱线中，已经看不到808nm附近的泵浦源的谱线，这说明该双包层光纤的熊猫型内包层结构及光纤的选取长度保证了泵浦光能够被充分吸收。继续增加泵浦电流，最终获得了6.5W的激光输出。