間接泵浦

與直接泵浦相比，間接泵浦有很多優(yōu)點(1) 首先，中間能級具有遠(yuǎn)大于激光上能級的壽命，且可以是很多能級形成的能帶，因而Ei上很容易積累大量的粒子； (2)其次，有些情況下將粒子從基態(tài)激發(fā)到Ei的幾率要比激發(fā)到Eu的幾率大得多，這就降低了對泵浦的要求；(3)最后，依據(jù)選擇定則，可以使Ei向Eu的弛豫過程比Ei向激光下能級E1的弛豫過程快得多。2100433B

間接泵浦分為自上而下泵浦，自下而上泵浦以及橫向轉(zhuǎn)移泵浦。

泵浦合束器光纖合束器的分類

根據(jù)使用功能分類，光纖合束器可以分為兩大類：功率合束器和泵浦合束器。功率合束器就是將多路單模激光合束到一根光纖中輸出，用來提高激光的輸出功率（也稱單模-多模光纖合束器）。泵浦合束器主要是將多路泵浦光合束到一根光纖中輸出，主要用來提高泵浦功率（也稱多模-多模光纖合束器）。光纖合束器按照其構(gòu)成方式又可以分成兩類，不包含信號光纖的 N1 光纖合束器和包含信號光纖的（N 1）光纖合束器。

N?1 光纖合束器的 N 根輸入光纖是相同的，這種器件主要用在光纖激光器系統(tǒng)中。N?1 光纖合束器既可以用作泵浦合束，也可以用作功率合束。如果 N1 光纖合束器的 N 路輸入光纖與多個泵浦源相連，用來提高多模泵浦光輸入功率，則是泵浦合束器；如果 N 路輸入光纖與激光器連接，用來提高激光合成功率，則是功率合束器。和 N1 光纖合束器不同，（N 1）1 光纖合束器中心的一根光纖是信號光纖。在制作過程中，N 根多模光纖必須緊密對稱地排列信號光纖周圍，中間的信號光纖用于信號光的輸入，這種光纖合束器主要用于光纖放大器。

泵浦合束器光纖合束器在光纖激光系統(tǒng)中的應(yīng)用

通過改變光纖合束器的輸入光纖類型，就可以實現(xiàn)不同功能的合束器。光纖合束器在拉錐前輸入光纖端面排布示意圖，圖中的普通光纖可以是多模光纖，也可以是單模光纖，還可以是大模場光纖等。

隨著高亮度泵浦半導(dǎo)體、摻雜雙包層有源光纖等技術(shù)的發(fā)展，光纖激光器的輸出功率得到飛速提升。國際上已經(jīng)實現(xiàn)了單模10kW量級的全光纖激光輸出。國內(nèi)在高功率光纖激光器領(lǐng)域起步較晚，目前取得了較大的進(jìn)步，多家單位和科研院所的輸出功率已可突破千瓦。但是，國內(nèi)高功率光纖激光系統(tǒng)中，大都使用了國外的器件。在全光纖結(jié)構(gòu)光纖激光器/放大器中，大模場摻雜光纖、高亮度泵浦源、泵浦合束器是實現(xiàn)高功率的光纖激光器的關(guān)鍵器件，由于西方國家對中國的技術(shù)封鎖和產(chǎn)品禁運(yùn)，嚴(yán)重限制了中國高功率光纖激光的發(fā)展。因此，研制基于國產(chǎn)器件的高功率光纖激光器對中國光纖激光技術(shù)的發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。

在全光纖結(jié)構(gòu)光纖激光器/放大器中，除了摻雜光纖、高亮度泵浦源外，泵浦合束的功率特性直接影響激光器/放大器最終輸出功率。，國外商品化的光纖合束器單臂功率已經(jīng)突破200W，國內(nèi)尚無單臂大于50W合束器的報道。因此，研究高功率條件下，國產(chǎn)光纖泵浦合束器的熱效應(yīng)，分析器件溫度分布規(guī)律，設(shè)計相應(yīng)的熱管理方案，有助于提升合束器可承受的泵浦功率，最終實現(xiàn)基于國產(chǎn)器件高功率光纖激光器。

泵浦合束器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)一般為全光纖結(jié)構(gòu),光纖之間一般采用直接溶接的方式結(jié)合,端面直接溶融耦合與側(cè)面溶接親合所形成的這類結(jié)構(gòu)就可稱作泵浦合束器。泵浦合束器的集成度較高,穩(wěn)定性較好可承受功率和親合效率也比較高。隨著光纖激光器的全光纖化發(fā)展,泵浦合束器已作為泵浦耦合的最主要手段應(yīng)用于各類光纖激光器中。

泵浦源的作用是對激光工作物質(zhì)進(jìn)行激勵，將激活粒子從基態(tài)抽運(yùn)到高能級，以實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。根據(jù)工作物質(zhì)和激光器運(yùn)轉(zhuǎn)條件的不同?？梢圆扇〔煌募罘绞胶图钛b置。常見的有以下4種:光學(xué)激勵(光泵浦)、氣體放電激勵、化學(xué)激勵、核能激勵。

1 .直接端面泵浦

直接端面泵浦的結(jié)構(gòu)包括三個部分: 激光二極管泵浦源(由激光二極管陣列、驅(qū)動源和致冷器組成) ,光學(xué)耦合系統(tǒng)和激光棒和諧振腔。泵浦所用的激光二極管陣列出射的泵浦光，經(jīng)由會聚光學(xué)系統(tǒng)將泵浦光耦合到晶體棒上，在晶體棒左端面鍍有多層介質(zhì)膜,對泵浦光的相應(yīng)波長為高透、而對產(chǎn)生的激光束的相應(yīng)波長為高反,腔的輸出鏡為鍍有多層介質(zhì)膜的凹面鏡。

2.光纖耦合端面泵浦

針對直接端面泵浦方式的弱點，人們又進(jìn)一步發(fā)展了光纖耦合的端面泵浦。端面泵浦激光器由激光二極管、兩個聚焦系統(tǒng)、耦合光纖、工作物質(zhì)和輸出反射鏡組成。與直接端面泵浦不同，這種結(jié)構(gòu)首先把激光二極管發(fā)射的光束質(zhì)量很差的激光耦合到光纖中，經(jīng)過一段光纖傳輸后，從光纖中出射的光束變成發(fā)散角較小的、圓對稱的、中間部分光強(qiáng)最大的泵浦光束。用這一輸出的泵浦光去泵浦工作物質(zhì)，由于它和振蕩激光在空間上匹配得很好，因此泵浦效率很高。由于激光二極管或二極管陣列與光纖間的耦合較與工作物質(zhì)的耦合容易，從而降低了對器件調(diào)整的要求。而且最重要的是這種耦合方式能使固體激光器輸出模式好、效率高的激光束。