影响调Q光纤激光器性能的重要因素分析

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20世纪80年月后期呈现的包层泵浦技能，经由过程光纤内包层耦合泵浦能量大大提高了光纤激光器入纤泵浦能量和输出激光能量。今朝，持续激光输出功率已高达10kW。可是很多利用范畴必要脉冲激光，采纳调Q技能可以实现短脉冲激光的输出。这类短脉冲激光在测距、OTDR、通讯体系、长途传感、高速全息拍照、军事、医疗等方面被遍及利用。平凡固体调Q激真人骰寶,光器的钻研絲酷秀,已渐渐成熟，但其体积大，输出能量较低。为了获得高单脉冲能量激光，人们把眼光转向对光纤激光器调Q。2001年，C. C.Renaud等用低数值孔径大模场光纤（LMA）作 增益介质，采纳声光调制器（AOM）调Q得到2.3mJ 的单脉冲输出能量；2002年R.Selvas等报导采纳 掺镱光纤作增益介质和AOM调Q在980nm处得到脉宽小于20ns、 能量1.2J的脉冲激光；2004年P.D.Dragic采纳受激布里渊散射和AOM配合调Q发生反复频率500Hz、1.2J单脉冲能量的脉冲输出。本文从理论上阐发了提高调Q光纤激光器输出脉冲能量应斟酌的身分。

一、理论阐发

调Q光纤激光器的根基布局如图1所示。此中前腔镜对脉冲激光起输出耦互助用，后腔镜供给高反馈。

图1 调Q光纤激光器根基布局

调Q光纤激光器由于增益光纤芯径小，故在高功率泵浦时纤芯中将发生放大的自觉辐射（ASE），斟酌泵浦吸取还未到达饱和且未发生ASE（小旌旗灯号环境），用一个二能级体系的模子代替现实的激光 三能级和四能级体系，由J.J.Degnan 关于调Q激光器的理论获得调Q激光振荡的速度方程：

式中：n是反转粒子数密度，是腔内光子数密度， es是激光发射截面，是反转削减因子，四能级体系中为1，没有简并的三能级体系为2，nt是阈值反转粒子数密度，l是增益光纤长度，R是输出耦合腔镜的反射率，L是腔内来回消耗，тr是激光在腔内往 返一次所需时候，тc是腔内光子寿命，c是真空中光速。

此中，l是谐振腔长度，n是增益光纤纤芯折射率。 将式（4）、（5）带入式（2）并除以式（1）后，将式（3）带入得腔内光子数对n的微分方程。因为调Q脉冲峰值是在nt时刻发生，此时腔内光子数达最大m，故对此微分方程积分获得