早在1976年，就有光纖中產(chǎn)生超連續(xù)譜的報道，但是由于缺乏高功率脈沖光纖激光器和更有效的高非線性光纖，超連續(xù)譜激光光源研究進展緩慢。光子晶體光纖(PhotonicCrystalFiber，PCF)的發(fā)明和脈沖光纖激光器的性能提升，極大地促進了超連續(xù)譜的飛速發(fā)展。PCF具有非線性系數(shù)高、色散靈活可調(diào)等優(yōu)良特性，非常適合超連續(xù)譜的產(chǎn)生。1996年P(guān)CF成功制備，2000年貝爾實驗室Ranka等報道了基于PCF的超連續(xù)譜激光實驗研究，獲得了光譜覆蓋400～1500nm的高光束質(zhì)量超連續(xù)譜光源，自此開啟了超連續(xù)譜光源研究的新春天，該領(lǐng)域成為新的研究熱點。經(jīng)多年發(fā)展，超連續(xù)譜的產(chǎn)生已有多種解決方案，在泵浦選擇上有連續(xù)波激光、納秒激光、皮秒激光、飛秒激光等，產(chǎn)生超連續(xù)譜的非線性介質(zhì)有PCF、普通光纖、增益光纖、軟玻璃光纖等，超連續(xù)譜激光的光譜范圍可以輕易覆蓋可見至近紅外波段，還可延伸至紫外、中紅外波段，甚至遠紅外波段。超連續(xù)譜光源也獲得了諸多實際應(yīng)用，如光纖通信、精密時間及頻率測量、光學相干層析成像和非線性光譜學等。本文重點介紹以光纖為非線性介質(zhì)的超連續(xù)譜研究進展情況。光纖傳感技術(shù)始于1977年，伴隨光纖通信技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的。EML激光光源工作原理

激光的產(chǎn)生機理可以溯源到1917年愛因斯坦解釋黑體輻射定律時提出的假說，即光的吸收和發(fā)射可經(jīng)由受激吸收、受激輻射和自發(fā)輻射三種基本過程。激光的產(chǎn)生需要滿足三個條件：粒子數(shù)反轉(zhuǎn)、諧振腔反饋和滿足閾值條件。通過受激吸收，使處于高能級的粒子數(shù)比處于低能級的越多（粒子數(shù)反轉(zhuǎn)），還需要在有源區(qū)兩端制作出能夠反射光子的平行反射面，形成諧振腔，并使增益大于損耗，即相同時間新產(chǎn)生的光子數(shù)大于散射吸收掉的光子數(shù)。只有滿足了這三個條件，才有可能產(chǎn)生激光。EML激光光源工作原理光纖傳感系統(tǒng)主要由激光器、傳輸光纖、傳感元件或調(diào)制區(qū)、光檢測等部分組成。

光子晶體光纖(PCF)具有可控的零色散點波長和高的非線性系數(shù),被用于非線性光學方面。而其大模面積和無截止單模的設(shè)計,有效地克服了常規(guī)光纖的缺陷,可明顯改善光纖激光器的某些性能。因此,研究PCF產(chǎn)生超連續(xù)譜及PCF激光器,具有重要的學術(shù)價值和實際應(yīng)用價值。作為一種比較新型的激光晶體,Nd:GdVO4晶體除了具有Nd:YVO4晶體的優(yōu)點之外,它的熱導(dǎo)率也稍高于Nd:YAG晶體,被認為是一種在高功率全固態(tài)激光器領(lǐng)域很有發(fā)展前景的激光晶體。本論文的主要內(nèi)容及創(chuàng)新點概括如下:對光子晶體的概念、原理、特性、分類、制備方法、計算方法、應(yīng)用和前景進行了比較系統(tǒng)的綜述;簡要介紹了光子晶體光纖的特點、種類、制作方法、研究現(xiàn)狀及其潛在應(yīng)用價值。采用光參量放大器泵浦2.5米保偏PCF獲得了超過兩個倍頻程(300nm-1350nm)的超連續(xù)譜,在1.5(m-1.8(m范圍內(nèi)也觀察到了弱的光譜峰,OH離子的吸收造成了在1.4(m左右的光譜凹陷;采用鎖模鈦寶石飛秒激光器泵浦2米非線性PCF獲得了譜寬為390nm-1370nm的超連續(xù)譜。在800mW的輸入功率下得到了超連續(xù)譜的輸出功率為60mW;采用鈦寶石放大器泵浦保偏PCF得到了譜寬為380nm-1750nm的超連續(xù)譜,帶寬超過了兩個倍頻程。

波長可調(diào)諧光源基于熱光效應(yīng)和電光效應(yīng)實現(xiàn)波長調(diào)諧，內(nèi)部集成溫度控制和光隔離器，具有良好的波長穩(wěn)定性和長期可靠性，按照波長調(diào)諧方式分為連續(xù)可調(diào)和ITU間隔可調(diào)。具有高輸出功率，調(diào)諧范圍寬，單?；虮Ｆ敵觯B續(xù)或者步進調(diào)諧等產(chǎn)品特點。波長范圍為1529.16~1567.13nm。波長可調(diào)諧激光器可以根據(jù)需要進行光波長的改變，改變波長的方法之一是通過改變注入電流，使發(fā)光材料的折射率發(fā)射改變，從而在一定范圍內(nèi)改變和控制激光器的輸出波長，其主要考慮的性能指標是波長調(diào)諧速度和波長調(diào)諧范圍。激光器光束指向穩(wěn)定性包括俗稱的光束抖動和漂移，主要源于諧振腔振動和溫度變化。

現(xiàn)在，用于臨床的激光器大多是氬離子激光器、二氧化碳激光器和YAG激光器，但通常它們光束質(zhì)量不高，具有非常大的體積，需要龐大的水冷系統(tǒng)，并且安裝和維護非常麻煩，而這些恰恰是光纖激光器可以彌補的。因為水分子在2μm有一個吸收峰，將2μm光纖激光器用作外科手術(shù)工具可以實現(xiàn)快速止血，減少手術(shù)對人體組織的破壞。超快光纖激光器是目前活躍的研究領(lǐng)域之一，其在醫(yī)療領(lǐng)域也有十分重要的應(yīng)用。目前，生物醫(yī)學**已將它作為超精密外科手術(shù)刀，用于手術(shù)，既能減少組織損傷又不會留下手術(shù)后遺癥，甚至可對單個細胞動精密手術(shù)或者用于基因療法。人們也在研究如何將飛秒激光用于牙科。另外，利用其超短脈沖，醫(yī)學研究者們也研究其在醫(yī)學成像方面的應(yīng)用。隨著各種研究的深入，用于醫(yī)療的光纖激光器需求也必將迅速增加。光纖由三個基本同心元件組成：芯、包層和外涂層。EML激光光源工作原理

階躍折射率光纖的纖芯具有均勻的折射率，直到包層界面，折射率以階躍方式變化。EML激光光源工作原理

全光纖激光器的包層泵浦耦合技術(shù)對決定光纖激光器性能和水平具有不可估量的作用。用于大功率全光纖激光器的光纖泵浦耦合器件和光纖功率合成器件，均在很高的功率條件下使用，其耦合效率必須很高，損耗必須很小，承受的功率必須很大，并且，輸入光的路數(shù)還需要盡可能的多。在如此眾多的極限條件要求下，制作的泵浦耦合器件和功率合成器件具有很高的難度，不過，實現(xiàn)的方式方法也多種多樣，這是一項富有挑戰(zhàn)性的技術(shù)。從大功率全光纖激光器的發(fā)展趨勢來看，還要求泵浦耦合器件在將泵浦光耦合到內(nèi)包層的同時，盡量不影響和損害雙包層光纖的纖芯，因為只有這樣才能在不影響信號激光的產(chǎn)生和傳輸?shù)那闆r下實現(xiàn)級聯(lián)泵浦，實現(xiàn)超大功率的輸出。本文認為，發(fā)展對纖芯影響很小的泵浦耦合技術(shù)是泵浦耦合器件的發(fā)展方向。對于光纖功率合成器件，所追求的目標就是不斷提高合成的光功率。EML激光光源工作原理

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