第08章光纤激光器.ppt

第 8 章 光纤激光器,8.1 光纤激光器的发展简史 8.2 光纤激光器基本原理及特点 8.3 光纤激光器的分类 8.4 光纤激光器发展前景 习题,8.1 光纤激光器的发展简史 光纤激光器是在EDFA技术基础上发展起来的技术。早在1961年，美国光学公司的E.Snitzer等就在光纤激光器领域进行了开创性的工作，他们在1963年和1964年分别发表了 多组分玻璃光纤中的光放大结果，提出了光纤激光器和光纤放大器的构思。在1966年，高锟和Hockham首先讨论了利用光纤作为通信介质的可能性，讨论了光纤通信的新观点。在光纤激光器发展的最初阶段就考虑了用半导体光源进行泵浦的可能性。1970年后，光纤通信经历了研究开发阶段（19661976年）。,在19751985这十年中，光纤通信进入了实用化阶 段，由于相关条件的限制，对光纤激光器的研究很少，不过在这十年中许多发展光纤激光器所必需的工艺技术趋于成熟。低损耗的硅单模光纤和半导体激光器都已商品化并得到了广泛的应用，而且还进行了氟化锆光纤的制作和完善了基于硅光纤的定向耦合器的制作。这些都为光纤激光器的研制铺平了道路。半导体激光器，尤其是高功率输出的半导体激光器作为泵浦源在光纤激光器中极为重要。而熔硅型定向耦合器则对全光纤激光器的设计起着举足轻重的作用。,20世纪80年代，英国南安普顿大学的S.B.Poole等用MCVD法制成了低损耗的掺铒光纤，从而为光纤激光器带来了新的发展前景； 此后该研究小组又进行了光纤激光的调Q锁模、 单纵模输出以及光纤放大器方面的研究工作。英国通信研究实验室（BTRL）于1987年报道了其研究结果，并向人们展示了用各种定向耦合器制作的精巧的光纤激光器装置。他们在增益和激发态吸收等研究领域中做了大量的基础工作，并在用氟化锆光纤激光器获得各种波长的激光输出谱线方面进行了开拓性的研究，最重要的是制成了利用半导体激光器作为泵浦源的光纤激光器和放大器。,随着光纤制造工艺与半导体激光器生产技术的日趋成熟，以光纤作基质的光纤激光器，在降低阈值、 振荡波长范围、 波长可调谐性能等方面已取得明显进步，是目前光通信领域的新兴技术，它可以用于现有的通信系统，使之支持更高的传输速度，是未来高码率密集波分复用系统和未来相干光通信的基础。目前，英国的南安普顿大学、 德国汉堡技术大学、 美国的Polaroid公司和Bell实验室、 日本的NTT以及俄罗斯的IRE Polus公司均在光纤激光器研究中取得许多重要成果。,我国多所高校和科研机构，包括清华大学、 中国科技大学、 南开大学、 吉林大学以及原邮电部和电子部所属的一些研究单位从上世纪80年代末和90年代初先后开展光纤激光器的研究，在光纤激光器，放大器和相关器件的研究中都取得了一定的进展。但是由于工艺条件和加工技术以及相关器件的制备方面还与国外有明显的差距，所以从总体上讲在这个领域实用化的产品并不多。,近年来，美国IPG(photonics)公司异军突起，不仅展示了S、 C、 L波段的各种光纤放大器，高功率EDFA，拉曼光纤激光器和双波长拉曼光纤激光器，更引起国际关注的是该公司已推出掺镱高功率光纤激光器，其输出功率大于700 W， 单模输出，其性能明显优于半导体激光泵浦固体激光器和气体激光器。从发展态势看，光纤激光器不仅在光纤通信领域有重要作用，而且迅速地向其他更为广阔的激光应用领域扩展。,8.2 光纤激光器基本原理及特点 8.2.1 光纤激光器的基本原理 在前面已经介绍了激光产生的基本原理，对激光器的物理基础及原理等做了详细的介绍。下面针对光纤激光器做进一步的叙述。 当光束通过含有稀土金属离子的光纤介质时，将由于介质的吸收而受到衰减。入射光子所携带的能量将使介质中的电子被激发到较高的能级。当一个电子处于上能级（高能级）时，它通过驰豫返回基态，并通过辐射和非辐射跃迁释放出能量。,非辐射跃迁将产生声子，即周围介质的量子化振动。从上能级到下能级的辐射跃迁包括两种形式： 自发辐射和受激辐射。在这两种形式下都有光子被发射。自发辐射过程和无线电衰变的过程相似，即在上能级的电子数随时间成指数减少。当原子中的电子处于激发态时总会有自发辐射产生，这样受激辐射才能产生激光。一个能量和激发能级与基态能级的能量差相等的光子入射到介质中时，就会诱发辐射， 产生一个与入射光子同相位的光子，因此由受激辐射所产生的光子表现出一定的相干性。,激光的产生是一个放大的过程。在这个过程中受激辐射所占的比例远大于自发辐射。在增益存在的条件下，受激辐射所产生的光子继续诱发受激辐射，使受激辐射光不断增强。当然最初诱发受激辐射的光子源于自发辐射。对于激光波长，流出一段光纤激光介质的光子流要大于进入这段光纤的光子流，即实现了光放大。 掺杂光纤被泵浦光激活后，成为激活介质，具有了增益特性。同半导体激光器一样，若要形成激光振荡，则必须满足以下两个条件。,（1） 必须造成“粒子数反转”，即仅当处于激光上能级的粒子数超过处于激光下能级的粒子数时，才能使介质发生受激辐射从而产生增益。粒子数反转形成的过程要借助于光子能量较高的光源进行泵浦，而且要求参与激光工作的能级超过两个。首先必须通过泵浦将电子激发到高于激光工作上能级的某个能级上，换言之，激光光子的波长较之泵浦光子的波长长。激光的特点实际上也是展示不同阈值的一个过程。当在阈值功率以下进行泵浦时，输出的是非相干的自发辐射，当高于阈值功率进行泵浦时，则产生频谱较窄的激光输出，且输出的功率基本上正比于输入的泵浦功率。,（2） 应有适宜的光学正反馈回路以保证形成激光振荡，或者说需要提供合适的光纤谐振腔。 激光输出可以是连续的，也可以是脉冲形式的，这依赖于激光的工作介质。对于连续输出，激光上能级的自发辐射寿命必须长于激光下能级，以获得较高的粒子数反转。通常，当激光下能级的寿命超过上能级时，只能得到脉冲输出。,光纤激光器有两种激射状态，一种是三能级激射，另一种是四能级激射。图8-2-1（a）、 （b）分别为表示三能级和四能级跃迁系统的简化能级图。两者的差别在于较低能级所处的位置。在三能级系统中，激光下能级即为基态，或是靠近基态的能级。而四能级系统中，激光下能级和基态能级之间仍然存在一个无辐射跃迁。电子从基态提升到高于激光上能级的一个或多个泵浦带，电子一般通过非辐射跃迁到达激光上能级。,泵浦带上的电子很快弛豫到寿命比较长的亚稳态，在亚稳态上积累电子造成电子数多于激光下能级，形成粒子数反转。电子以辐射光子的形式放出能量回到基态。这种自发辐射的光子被光学谐振腔反馈回增益介质中诱发受激辐射，产生的光子与诱发过程的光子性质完全相同。当光子在谐振腔内所获得的增益大于其在腔内所获得的损耗时，就会产生激光输出。理论上四能级光纤激光器的阈值低于三能级系统。,图8-2-1 三能级和四能级跃迁系统能级图 (a) 三能级； (b) 四能级,纵向泵浦的光纤激光器的结构如图8-2-2所示。一段掺杂稀土金属离子的光纤被放置在两个反射率经过选择的腔镜之间，泵浦光从左面腔镜耦合进入光纤。左面腔镜对于泵浦光全部透射，对于激射光全反射，以便有效利用泵浦光和防止泵浦光产生谐振而造成输出光不稳定。右面腔镜对于激射光部分透射，以便造成激射光子的反馈和获得激光输出。这种结构实际上就是F-P谐振腔结构。泵浦波长上的光子被介质吸收，形成粒子数反转，最后在掺杂光纤介质中产生受激辐射而输出激光。,图8-2-2 光纤激光器原理示意图,8.2.2 光纤激光器的特点 同目前通信主要采用的半导体激光器相比，光纤激光器的优点主要体现在： （1） 半导体激光器的波长较难符合ITU-T建议的WDM波长标准，且成本很高；而稀土掺杂光纤光栅激光器可以很 准确地确定波长，且成本低。 （2） 可以使用和稀土离子吸收光谱相对应的相对廉价的短波长半导体激光二极管作为泵浦源，其成本较低、 灵巧紧凑、 效率高。,（3） 由于光纤激光器的圆柱形几何尺寸，容易耦合到系统的传输光纤中，可以采用光纤光栅、 耦合器等多种光纤元件，减小了对块状光学元件的需求和光路机械 调整的麻烦，极大地简化了光纤光栅激光器的设计及制作。 （4） 谐振腔的腔镜可以直接制作在光纤截面上，或采用光纤耦合器方式构成谐振腔。加之光纤具有极好的柔绕性，因此其结构简单，可以设计得相当小巧灵活。,（5） 用作增益的稀土掺杂光纤制作工艺比较成熟，稀土离子掺杂过程简单，光纤损耗小。 （6） 光纤光栅激光器具有波导式光纤结构，可以在光纤芯层产生较高的功率密度，光纤结构具有较高的面积 - 体积比，因而散热效果较好。 （7） 光纤激光器和光纤放大器与现有的光纤器件是完全相容的，故可以制作出完全由光纤器件组成的全光纤传输系统。,8.3 光纤激光器的分类 光纤激光器的分类方法很多，如表8-1所示。 按增益介质的不同，光纤激光器可分为掺杂光纤激光器和受激散射光纤激光器两大类。掺杂激光器的增益介质主要是掺稀土光纤，激光产生机制是受激辐射。受 激散射光纤激光器的发光机制是非线性效应，主要是受激拉曼散射和受激布里渊散射。目前，受激拉曼散射是实现高功率激光输出的一个有效手段。,对于掺稀土光纤，按所掺稀土元素的不同，可分为掺Er3+光纤激光器、 掺Yb3+光纤激光器以及Er3+/Yb3+共掺光纤激光器等。不同的掺杂光纤的发射波长不同，例如掺Er3+的发射波长为1.55 m，掺Yb3+的发射波长为1.06 m。双包层掺Yb3+光纤激光器可以实现非常高的输出功率，单模输出最大可达200 W，是激光加工的理想光源。,按激光输出的时域特性，光纤激光器又可分为连续光纤激光器和脉冲光纤激光器。脉冲光纤激光器主要采用锁模技术实现，锁模技术可分为主动锁模和被动锁模两种。 按频域特性，光纤激光器可分为单波长、 单纵模、 多纵模以及多波长光纤激光器。 按激光谐振腔腔型，光纤激光器主要有环形腔结构和线形腔结构两类。在线形腔光纤激光器中，又以Fabry-Perot腔为主要研究对象。,如图8-3-1所示，激光谐振腔是由一对平行安置的介质镜构成的，这就是简单的Fabry-Perot腔结构。当然，图中的一对介质镜(一个是全反射，一个是部分反射或透射镜)也可以直接镀在光纤的两个端面上。,图8-3-1 F-P(Fabry-Perot)型谐振腔的结构,当一束光通过该装置激发时，透射和反射的频率响应具有周期性。当满足谐振条件时，可获得较高的激射输出和较低的反射输出强度。 令输出光场为Eo，输入光场为Ei，它们之间的关系为,(8.3.1),(8.3.2),式中，r1、 r2 为两个腔镜的反射率；t1、 t2 为两个腔镜的透射率；为单位长度的光纤介质损耗；l为光纤长度； 为波数。,(8.3.3),式中n为光纤折射率。由此可以得到出射光强与入射光强之比为,(8.3.4),进一步求出光纤入射光与出射光之间的相位变化，得,(8.3.5),其中，T=t1t2，R=r1r2。若使这一谐振腔形成激光振荡，必须满足|Eo/Ei|2取最大值，由此得到 sin(l)=0 即 l=m (m=1，2，3) (8.3.6),又有,(8.3.7),式中，为真空中波长； 0为光波在光纤介质中的波长；l=m0/2。 这表明，当腔长为激光半波长的整数倍时，各级反射波与入射波就可以相干相长出现谐振。注意到这个条件和=0，条件是一致的。,在谐振频率之间的间隔称为自由光谱范围。实际上，自由光谱范围是光子在腔内往返一次所用时间的倒数，可由真空中的光速c，介质的折射率n和腔长L导出，即,(8.3.8),F-P腔的一个重要特征是谐振储能，这样，腔内激光介质可建立起“粒子数反转”，因而具有了增益能力。激光首先发生在满足谐振条件的频率上，由于激活的光纤介质有很宽的增益谱，因而产生的激光是多谱线的，光谱线间距即为w。,整个具有净增益的光谱域是由“粒子数反转”放大作用超过吸收、 色散等损耗作用的频率区域决定的。在激光波长上介质镜的最佳反射率与激光介质的增益大小有关，在低增益系统，应该是95%或稍高，而对于高增益系统，为使激光输出功率达到最大值，最佳反射率则可为70%，甚至更低一些。,在线形腔光纤激光器的研究中，应用紫外激光直写光纤光栅反射器的分布布拉格反射(DBR)和分布反馈(DFB)结构光纤激光器引起人们极大的兴趣，其特点是激射波长可以精确确定，能够实现稳定的窄线宽运作和宽带调谐。 图8-3-2所示为典型的DBR光纤激光器基本结构示意图。DBR光纤激光器使用两个较高反射率的光纤光栅(FBG1、 FBG2)作为反射镜置于掺杂光纤(即激光增益介质)的两端，构成线形激光谐振腔来增强模式选择，可以把光纤光栅熔接到掺杂光纤上，也可以直接把光纤光栅写到掺杂光纤上。,图8-3-2 DBR光纤激光器结构示意图,DFB光纤激光器基本结构如图8-3-3所示。DFB光纤激光器是利用直接在稀土掺杂光纤写入的光栅来构成谐振腔的。有源区和反馈区同为一体，只用一个光栅来实现光反馈和波长选择，因而频率稳定性较好，边模抑制比高。,图8-3-3 DFB光纤激光器结构示意图,窄带DBR和DFB光纤光栅激光器近年来得到迅猛的发展，未来的任务是努力提高激光器的斜率效率和输出功率、 减小线宽、 增强稳定性、 优化设计、 降低成本、 延长寿命等，使之尽快达到实用化水平。,光纤环形谐振腔的结构如图8-3-4所示。其中图8-3-4(b)为等价的体形光器件，以便用来和激光技术中的环形腔进行比较。环形腔的优点是可以不使用反射镜构成全光纤腔，最简单的设计是将WDM耦合器的两个端口连接起来形成一个连着掺杂光纤的环形腔，如图8-3-4（a)所示。不难看出，光纤环形谐振腔的核心部分是光纤定向耦合器。,光纤定向耦合器的制作和工作原理在很多文献中都 有介绍，这里主要应用它的相干分束特性。耦合器的两个臂(图中的3、 4点)连接在一起，构成了光在其中传播的循环行程。耦合器起到了“介质镜”的反馈作用，并形成了一环形谐振腔，腔的精细度与耦合器的分束比有关。要求精细度高则选择低的分束比，精细度越高腔内储能也越高。如同F-P腔激光器，精细度的增加是通过减小斜率效率为代价来降低阈值的。,图8-3-4 简单的光纤环形谐振腔结构,环形谐振腔由于具有较长的腔长，能够获得较窄的线宽和较高的输出功率，使得它在光纤激光器中具有重要的应用。然而，增益介质中驻波的存在会产生烧孔效应，影响激光的相干性。为了避免烧孔效应，通常在光纤激光器的环形腔里插入若干个隔离器以强迫激光运行在行波状态，保证激光的单向运行。此外，环形光纤激光器具有封闭式波导结构、 抗电磁干扰、 稳定性高、 制作简便、 体积小等特点，有很高的实用价值。,8.3.1 稀土类掺杂光纤激光器 稀土元素包括15种元素，在元素周期表中位于第五行。目前比较成熟的有源光纤中掺入的稀土离子有Er3+、 Nd3+、 Pr3+、 Tm3+、 Yb3+。掺铒(Er3+)光纤在1.55 m波长具有很高的增益，正对应低损耗第三通信窗口，由于其潜在的应用价值，掺铒(Er3+)光纤激光器发展十分迅速。,掺镱(Yb3+)光纤激光器是波长1.01.2 m的通用源，Yb3+具有相当宽的吸收带(8001064 nm)以及相当宽的激发带(9701200 nm)，故泵浦源选择非常广泛且泵浦源和激光 都没有受激态吸收。掺铥(Tm3+)光纤激光器的激射波长为1.4 m，也是重要的光纤通信光源。其他的掺杂光纤激光器，如在2.1 m工作的掺钬(Ho3+)光纤激光器，由于水分子在2.0 m附近有很强的中红外吸收峰，对邻近组织的热损伤小、 止血性好，且该波段对人眼是安全的，故在医疗和生物学研究上有广阔的应用前景。,近几年，双包层掺杂光纤激光器利用包层泵浦技术，使输出功率获得极大提高，成为激光器又一研究热点。包层泵浦技术利用的双包层光纤，其纤芯采用相应激光波长的单模稀土掺杂光纤，大直径的内包层对泵浦波长是多模的，外包层采用低折射率材料。内包层的形状和直径能够与高功率激光二极管有效地进行端面耦合。稀土离子吸收多模泵浦光并辐射出单模激光，使高功率、 低亮度激光二极管泵浦激光转换成衍射极限的强激光输出。,为了增加泵浦吸收效率，光纤内包层的形状也由最初的圆形发展到矩形、 方形、 星形、 D形等。V.Dorrunic等人报道了输出功率高达100 W，泵浦转换效率为58%的掺Yb3+双包层光纤激光器。H.L.Offerhaus等人在2001年报道了利用包层泵浦结构，能产生高达2.3 mJ脉冲的调Q双包层掺Yb3+光纤激光器。该激光器使用的是单模或模式数较少的低数值孔径的大有效模式面积(LMA)光纤，光纤纤芯的有效面积是1300 m2，是普通掺Yb3+单模光纤的50多倍。,8.3.2 光纤受激拉曼散射激光器 受激拉曼散射(SRS)属于光纤中的三阶非线性效应。SRS是强激光与介质分子相互作用所产生的受激声子对入射光的散射，在单模光纤的后向发生。利用SRS的特性，可把泵浦光的能量转换为光信号的能量，制成激光器。 这类激光器与掺杂光纤激光器相比具有更高的饱和功率，且没有泵浦源限制，在光纤陀螺、 光纤传感、 波分复用及相干光通信系统中有着重要应用。,一种简单的全光纤受激拉曼散射激光器如图8-3-5所示。这是一种单向环形行波腔，耦合器的光强耦合系数为K。一般典型的受激拉曼分子主要有GeO2， SiO2， P2O5和D2。 DFB光纤拉曼激光器与通常的半导体或掺杂DFB激光器有本质的区别。其一，光纤中不可避免的克尔(Kerr)效应改变了DFB拉曼激光器的激光动态特性； 其二，增益饱和机制完全不同。在SRS中，腔内信号是被泵浦光直接放大，而不是通过粒子数反转。,图8-3-5 受激拉曼散射光纤激光器示意图,8.3.3 光纤光栅激光器 20世纪90年代，紫外写入光纤光栅的技术日益成熟，使得光纤光栅激光器愈受重视，其中主要是分布Bragg反射器光纤光栅激光器(DBR)和分布反馈(DFB)光纤光栅激光器。两者的区别主要在于DFB光纤激光器只用一个光栅来实现光反馈和波长选择，故稳定性更好，还避免了掺Er3+光纤与光栅的熔接损耗。但是，虽然可直接将光栅紫外写入掺Er3+光纤，由于纤芯含Ge3+少，光敏性差，DFB光纤激光器实际并不易制作。,相比之下DBR光纤激光器可将掺锗(Ge3+)光纤光栅熔接在掺Er3+光纤的两端构成谐振腔，制作较为简便。DBR、 DFB光纤光栅激光器存在一些问题，由于谐振腔较短，使得泵浦的吸收效率低，谱线较环形激光器宽，模式跳跃现象等。 这些问题都在不断解决中，提出的改进方案有采用Er3/Yb3+共掺杂光纤作增益介质、 采用内腔泵浦方式、 主振荡器和功率放大器一体化等。,8.3.4 上转换光纤激光器 作为一种实现短波长可见光的高效实用经济的有效手段，上转换光纤激光器近年来发展也较为迅速。频率上转换(简称上转换)光纤激光器是一种振荡频率比泵浦频率高的光纤激光器。上转换发光的产生主要有三种过程： 多光子吸收过程、 多个激发态离子的共协上转换过程及光子雪崩上转换过程。,目前尤其对能发出多色光和蓝光的掺Pr3+(镨)、 Tm3+的研究兴趣更大，泵浦光源向半导体激光器发展，光纤长度有逐渐缩短的趋势，基本上以具有较高的上转换效率的氟化物玻璃为基质。所用的氟化物玻璃光纤中掺杂离子有Ho3+、 Er3+、 Pr3+、 Nd3+等，同时还有共掺Yb3+作为敏化剂的，所实现的上转换几个波段有绿光、 蓝光、 红光、 近红外光、 紫光等。,现在上转换光纤激光器已可以作为实用的全固化蓝绿光源，广泛应用于光数据存储、 彩色显示、 医学荧光诊断和光通信。而最近不断发展的光纤光栅技术和包层泵浦技术对上转换光纤激光器的发展也起到一定的推动作用。S.Sanders等人采用两个11001140 nm可调谐激光二极管作泵浦源，以Tm：ZBLAN光纤为上转换激光介质，获得了 高达106 mW的480 nm蓝光上转换激光器，阈值为80 mW，微分光光转换效率高达30%(针对入纤功率)。,8.4 光纤激光器发展前景 8.4.1 几种高性能的光纤激光器 1. 高功率光纤激光器 高功率、 高亮度多模半导体激光器的改进和包层泵浦光纤技术的发展，使得高功率光纤激光器呈现出一片光明的前景。利用二极管泵浦电光开关自锁模光纤激光器，其峰值输出功率已达540 W。,2. 窄线宽光纤激光器 窄线宽光纤激光器一般利用干涉滤波器或光纤F-P滤波器实现。最近研制的单频光纤环形腔激光器，利用在未泵浦掺Er3+光纤中驻波饱和吸收诱发的自写入光纤光栅的窄带滤波特性及反射波长自适应特性，可获得功率大于 1 dBm，线宽很窄的稳定单频激光输出。,3. 超短脉冲光纤激光器 能满足这些要求的光源主要有锁模环形光纤激光器(MLFRL)、 DFB激光器加电吸收调制器、 增益开关DFB激光器和超连续脉冲(SC)发生器。其中MLFRL的最大特点是产生的脉冲几乎没有啁啾，在40 GHz的高频范围不需要进行啁啾补偿或脉冲压缩，就能产生ps级的超短变换极限光脉冲，输出波长较灵活，稳定性好，但技术较复杂，是一种很有前途的OTDM光源。而SC光源的特点是强泵浦脉冲的频谱在某一连续范围被展宽而脉冲的性质不变，能产生脉宽小于1 ps的超短变换极限光脉冲，波长可变，频谱宽(20 nm)。,4. 多波长可调谐光纤激光器 波分复用系统要求多波长光源输出波长密集、 带宽大、 功率谱平坦。对于多波长光纤激光器，掺铒光纤增益的均匀展宽线宽是一个很重要的参数。室温下由于掺铒光纤增益的均匀展宽线宽较大，不同波长之间的竞争很严重，难以实现多波长的同时激射。所以，为了实现多波长的同时激射，需要把掺铒光纤放在液氮之中，因为低温时，均匀展宽的线宽变窄，减小了不同波长之间的竞争。,多波长光纤激光器主要分为用光纤光栅提供反馈并选择波长和利用滤波机理来实现多波长两种。用光纤光栅来选波长的激光器结构与多波长激光器相似，只是使用了多个不同波长的光纤光栅或是在一段光纤上写入了超结构光栅。实现较多波长时，这种结构就显得比较复杂。可以采用腔内放置梳状滤波器，利用其多波长滤波特性实现多波 长同时激射，如图8-4-1所示。这样不仅可以简化激光器的结构，还能提高系统的集成度和稳定性。,图8-4-1 环形腔结构的多波长掺铒光纤激光器,为了实现间隔可调的多波长光纤激光器，可以把保偏光纤引入光纤激光器的光环路中，用保偏光纤代替滤波器。当保偏光纤不受力时，不同波长的偏振光通过保偏光纤的时延是相同的。但当保偏光纤受力时，保偏光纤发生弯曲，发生偏振模耦合，不同波长的偏振光通过保偏光纤的时延是不同的，而且透射光谱是周期性的，因此，可以作为多波道滤波器使用。不同波道中的间隔与保偏光纤所受的压力和弯曲程度有关，因此，可以通过改变压力来改变 各波长之间的间隔。,5. 超连续谱(SC)光纤激光器 由于在密集波分复用(DWDM)系统中的潜在应用，光纤中超连续谱的产生十分吸引人们的兴趣。然而，大部分SC光源需要有一个高峰值功率的短脉冲和诸如色散位移光纤之类的特殊光纤，或需要空气-硅微结构光纤来延展光谱带宽。,8.4.2 光纤激光器的发展方向 随着光通信网络及相关领域技术的飞速发展，光纤激光器技术正在不断向广度和深度方面推进。光纤激光器由于其价格低廉、 制作灵活、 容易把能量耦合到光纤中等特点，日益成为各国研究的热点。技术的进步，特别是以光纤光栅、 滤波器、 光纤技术等为基础的新型光纤器件等的陆续面市，为光纤激光器的设计提供新的对策和思路。,随着密集波分复用系统的发展，可变波长的多波长光纤激光器越来越受到人们的重视。相信随着技术的日益成熟，光纤激光器在不久的将来有可能代替半导体激光器成为光纤通信系统中的主要光源。尽管目前多数类型的光纤激光器仍处于实验室研制阶段，但已经在实验室中充分显示其优越性。目前光纤激光器的开发研制正向多功能化、 实用化方向发展。,未来光纤激光器发展的主要方向将会是： 进一步提高光纤激光器的性能，如继续提高输出功率、 改善光束质量； 扩展新的激光波段，拓宽激光器的可调谐范围； 压窄激光谱宽； 开发极高峰值的超短脉冲(ps和fs量级)高亮度激光器，以及进行整机小型化、 实用化、 智能化的研究。而近几年的热点将仍以高功率光纤激光器、 超短脉冲光纤激光器和窄线宽可调谐光纤激光器为主。可以预见，光纤激光器将成为LD的有力竞争对手，必将在未来光通信、 军事、 工业加工、 医疗、 光信息处理、 全色显示和激光印刷等领域中发挥重要作用。,习 题 8-1 简述光纤激光器的基本原理和特点。 8-2 光纤激光器包括哪些种类？它们的原理和特点是什么？ 8-3 简述光纤激光器的发展前景。,