Визначення: лазер, який використовує леговане оптичне волокно як середовище посилення, або лазер, у якому більша частина резонансної порожнини лазера складається з оптичного волокна.
Волоконні лазери зазвичай відносяться до лазерів, які використовують оптичні волокна як середовище посилення, хоча деякі лазери, які використовують напівпровідникові середовища посилення (напівпровідникові оптичні підсилювачі) і волоконні резонатори, також можна назвати волоконними лазерами (або напівпровідниковими оптичними лазерами). Крім того, деякі інші типи лазерів (наприклад, волоконно-зв'язані напівпровідникові діоди) і волоконні підсилювачі також називають волоконними лазерами (або волоконними лазерними системами).
Підсилювальним середовищем у більшості випадків є волокно, леговане іонами рідкоземельних елементів, наприклад ербієве (Er3+), ітербієве (Yb3+), торієве (Tm3+) або празеодімове (Pr3+), і його потрібно накачувати одним або декількома волоконними лазерними діодами. Хоча середовище підсилення волоконних лазерів подібне до середовища твердотільних об’ємних лазерів, хвилевідні ефекти та малі ефективні площі мод призводять до лазерів з іншими властивостями. Наприклад, вони зазвичай мають високий лазерний підсилення та резонансні втрати в резонаторі. Перегляньте терміни волоконний лазер і лазер для тіла.
Резонансний резонатор волоконного лазера
Щоб отримати лазерний резонансний резонатор за допомогою оптоволокна, можна використовувати деякі рефлектори для формування лінійного резонансного резонатора або виготовити волоконний кільцевий лазер. У резонансному резонаторі лінійного оптичного лазера можуть використовуватися різні типи відбивачів:
1. У лабораторній установці звичайний дихроїчний відбивач можна використовувати на вертикально розрізаному волоконному порту, як показано на малюнку 1. Однак це рішення не можна використовувати для масового виробництва та не є довговічним.
2. Френелівське відбиття на торці голого волокна є достатнім, щоб діяти як вихідний сполучник для волоконного лазера. Приклад наведено на рис. 2.
3. Також можна нанести діелектричне покриття безпосередньо на волоконний порт, зазвичай шляхом випаровування. Такі покриття дають велику відбивну здатність у широкому діапазоні.
4. Для комерційних продуктів зазвичай використовуються волокнисті бреггівські решітки, які можуть бути виготовлені безпосередньо з легованих волокон або шляхом сплавлення нелегованих волокон з активними волокнами. На малюнку 3 показано лазер з розподіленим бреггівським відображенням (лазер DBR), який містить дві волоконні решітки, а лазер із розподіленим зворотним зв’язком існує там, де в легованому волокні є решітка зі зсувом фаз між ними.
5. Якщо світло, що виходить із волокна, колімується за допомогою лінзи та відбивається назад через дихроїчний відбивач, можна отримати кращу обробку потужності (наприклад, рис. 4). Світло, отримане рефлектором, матиме значно меншу інтенсивність через більшу площу променя. Однак невелике зміщення може спричинити значні втрати на відбиття, а додаткові відбиття Френеля на торці волокна можуть створити ефект фільтрації. Останнє можна придушити за допомогою оптоволоконних портів з нахилом, але це призводить до втрат, залежних від довжини хвилі.
6. Оптичний петлевий відбивач також може бути сформований (рис. 5), використовуючи волоконний з’єднувач і пасивне волокно.
Більшість оптичних лазерів накачується одним або кількома оптоволоконними напівпровідниковими лазерами. Світло накачки підключається безпосередньо до серцевини або з високою потужністю в оболонку накачки (див. Подвійні волокна оболонки), як обговорюється більш детально нижче.
Існує багато типів волоконних лазерів, деякі з яких описані нижче.
