IMRA公司FCPA μJewel D系列 超快光纖激光器
FCPA μJewel D系列：
型號(hào)參數(shù)：
型號(hào) D-400 D-400可調(diào) D-1000 D-3000
中心波長(zhǎng)（nm）
脈沖能量（μJ） 2 2 10 10
脈寬 500 fs <1ps 700 fs 700fs
重復(fù)頻率 200 KHz 0.2-5MHz 100 KHz 200KHz
平均功率（mW）
產(chǎn)品簡(jiǎn)介：
通信中的產(chǎn)生皮秒或飛秒脈沖的超快光纖激光是當(dāng)今光學(xué)研究的領(lǐng)域之一。 盡管超快鎖模激光產(chǎn)生皮秒、飛秒 光學(xué)脈沖屬于成熟技術(shù)，但他們的主要應(yīng)用仍然局限于實(shí)驗(yàn)室和應(yīng)用。要實(shí)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)步，必須改進(jìn)自動(dòng)化操作，并且降低成本。達(dá)到這兩個(gè)目標(biāo)的一個(gè)關(guān)鍵因素 是要實(shí)現(xiàn)從固體向光纖的技術(shù)轉(zhuǎn)變。
擁有巨大市場(chǎng)的短脈沖激光
科學(xué)和工業(yè)界應(yīng)用超快激光獲得大量的 收益。 例如，作為激光器市場(chǎng)的材料加工，當(dāng)前正實(shí)現(xiàn)從熱加工（使用連續(xù)或類連續(xù)光）向非熱燒蝕轉(zhuǎn)變，非熱處理中，能量沉積和激光脈沖間隔一定比散熱時(shí)間短。 金屬、陶瓷、半導(dǎo)體和聚合物的典型散熱時(shí)間，大約是幾個(gè)皮秒，這意味著皮秒或亞皮秒激光脈沖成為。
超短激光的另一主要科學(xué)應(yīng)用是時(shí)間分辨分析，典型的是使用抽運(yùn)探測(cè)完成。一個(gè)關(guān)鍵要求是抽運(yùn)和探針脈沖要比所研究過(guò)程的時(shí)間常數(shù)短。在生物光子學(xué)中，熒光染料的壽命范圍在納秒到皮秒之間，而在固體和物理化學(xué)分析中衰變時(shí)間可能在幾個(gè)飛秒到1ns。
新興的應(yīng)用例如非線性顯微學(xué)和太赫茲產(chǎn)生都得益于超快激光所產(chǎn)生的高峰值功率。 例如，像多光子激發(fā)和反斯托克斯拉曼光譜這樣的非線性對(duì)比技術(shù)都有賴于其高峰值功率。 當(dāng)超快激光脈沖被聚焦在適當(dāng)?shù)陌雽?dǎo)體材料上時(shí)，用于國(guó)土安全、食品檢驗(yàn)或者醫(yī)療分析的太赫茲波就可以產(chǎn)生。
上述例子和更大范圍的應(yīng)用的共同基礎(chǔ)是，他們都要求激光脈沖達(dá)到皮秒或飛秒量級(jí)。一些應(yīng)用還處于不斷發(fā)展之中，許多在實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)建立并且使用鎖模鈦寶石或其他固體激光。 擴(kuò)展到實(shí)驗(yàn)室以外的能力還受制于兩個(gè)因素：激光發(fā)射的高成本以及缺乏工業(yè)化、自動(dòng)化的操作。
可靠性和費(fèi)用
電信革命有益于許多類型的激光器，包括鎖模超快激光。 因?yàn)檫@種激光的輸出功率一般都是中低等級(jí)的，許多光學(xué)元件的壽命和成本都直接因?yàn)殡娦殴I(yè)的發(fā)展而得益，包括泵浦二極管，光纖分路器、合成器和偏振元件。
超快光纖激光器具有比傳統(tǒng)的鈦寶石激光器和二極管泵浦激光器更高的機(jī)械和耐熱性，光纖激光腔可緊湊包裝，或根據(jù)OEM客戶要求集成到一定的系統(tǒng)中。
通過(guò)使用半導(dǎo)體泵浦光源和免調(diào)試光纖光學(xué)，可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換鍵操作。甚至可以通過(guò)對(duì)流和傳導(dǎo)即可冷卻幾瓦的泵浦二極管。
商業(yè)產(chǎn)品
大部分光纖激光器的腔內(nèi)都包含了非光纖元件，這些光學(xué)元件耦合光纖的輸入輸出。一個(gè)更廣泛的定義也包括自由空間色散補(bǔ)償系統(tǒng)，但是界定一個(gè)光纖激光器，其增益介質(zhì)必須是全光纖基質(zhì)。
現(xiàn)在，光纖激光器脈沖時(shí)間覆蓋了所有時(shí)間尺度，從連續(xù)波CW到鎖模飛秒脈沖，CW光纖激光功率科達(dá)到幾千瓦，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，有可能替代Nd：YAG、 Yb：圓盤激光器或大功率二氧化碳激光器，而用于材料處理如焊接和切割。在相當(dāng)數(shù)量的應(yīng)用上，這種光纖激光器最近正在取代傳統(tǒng)的氣體或固體激光 器，IPG、SPI、Trumpf和Rofin等供應(yīng)商都提供這類產(chǎn)品，Newport/Spectra Physics和相干公司都發(fā)布過(guò)關(guān)于相關(guān)產(chǎn)品未來(lái)發(fā)展的公告。
電動(dòng)泵浦光纖激光器(千赫重復(fù)率，1 ms脈沖)可能進(jìn)入毫焦耳能量區(qū)域并且成為近期更高重復(fù)率、中等峰值功率應(yīng)用的，如醫(yī)學(xué)上的支架微切手術(shù)。
Q開關(guān)光纖激光器（微焦耳至毫焦耳功率水平，10－400 kHz重復(fù)率）極大地改變了激光的標(biāo)度世界。這樣Q開關(guān)系統(tǒng)的激光脈沖時(shí)間在幾個(gè)到上百個(gè)納秒之間。
近來(lái)，一些中等規(guī)模的公司IMRA, Koheras, Fianium, Thorlabs 都供應(yīng)鎖模光纖激光器，這種激光器面臨越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，如眼科學(xué)、計(jì)量學(xué)、生物光子學(xué)、電信、太赫茲產(chǎn)生、光譜學(xué)微材料處理。由于他們的的脈沖性 能，這些鎖模激光器也是大功率激光材料處理系統(tǒng)的種子光源。
超快光纖激光器
光纖激光器中，光波導(dǎo)約束電子場(chǎng)至非常小的纖芯。雖然功率水平低于其他激光源，但功率水平和互作用長(zhǎng)度的組合導(dǎo)致非線性。
光纖激光器的增益介質(zhì)一般都在十幾厘米到1μm范圍，而其他固體激光介質(zhì)一般在1cm左右，這使得光纖激光參量與其他固體激光技術(shù)相比有數(shù)量級(jí)的不同。定義一個(gè)超快光纖激光系統(tǒng)的關(guān)鍵性要素是：鎖模機(jī)制、色散管理、短脈沖的產(chǎn)生和輸出功率要求。
原則上，為固體激光開發(fā)的鎖模機(jī)制可以轉(zhuǎn)移到超快光纖激光，雖然必須注意其更高的雙程增益和可容忍的損耗。目前市場(chǎng)上的多數(shù)超快光纖激光系統(tǒng)使用可飽和吸收鏡作為鎖模元件。
光纖激光中的色散將比固體激光中大一個(gè)數(shù)量級(jí)，鉺光纖激光器通過(guò)適應(yīng)純光纖方案完成色散補(bǔ)償，鐿光纖激光則要求使用啁啾光纖布拉格光柵或光子晶體光纖實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。
如 果腔內(nèi)色散管理得當(dāng)并且外耦合為選選擇仔細(xì)，亞50飛秒脈沖可直接從鉺光纖振蕩器中獲得，鉺對(duì)于鐿光纖，使用在諧振器內(nèi)自由空間棱鏡光柵序列三次色散補(bǔ)償 的可實(shí)現(xiàn)33飛秒脈沖輸出。在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)內(nèi)更加典型的結(jié)果是在100到幾百飛秒。這些脈沖可通過(guò)在非線性放大器中簡(jiǎn)單放大或壓縮從而獲得幾百毫瓦功率， 脈沖時(shí)間降至30飛秒。
與固體技術(shù)比較，由于他們的袖珍型、高效率和低功率要求，超快光纖激光顯示出明顯的優(yōu)勢(shì)。 科學(xué)應(yīng)用明顯地收益于光纖激光系統(tǒng)的*穩(wěn)定性，特別是在聲音頻率范圍。工業(yè)應(yīng)用界則欣賞其自動(dòng)化的操控、束點(diǎn)穩(wěn)定性以及低投入和運(yùn)行成本。生物光子學(xué)和 醫(yī)療保健領(lǐng)域用戶對(duì)于其易獲得的波長(zhǎng)覆蓋面和短相干長(zhǎng)度表示滿意。
純光纖振蕩器典型的輸出功率在50毫瓦。光纖放大器可使之達(dá)到數(shù)百毫瓦。由 于其高峰值功率和相應(yīng)光纖非線性，近期內(nèi)不可能通過(guò)中心泵浦概念獲得更大的輸出功率。尋求通向100W輸出的道路時(shí)目前研究界相當(dāng)活躍的課題，一個(gè)思路是 用大模面光纖放大器和啁啾脈沖放大器，或者使用主振蕩功率放大器(MOPA)的概念，典型的放大器激光是傳統(tǒng)的盤片或棒激光系統(tǒng)。
用光纖振蕩器的MOPA概念具有其自身的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)楣β史糯蠛兔}沖產(chǎn)生被內(nèi)在地分離，并且在振蕩器和放大器之間附加的脈沖選擇器可以容易地減少重復(fù)率至千赫量級(jí)，無(wú)需改變平均功率。
超連續(xù)譜產(chǎn)生
由于其高峰值功率，超快光纖激光是產(chǎn)生超連續(xù)譜的理想泵浦源，使用光子晶體光纖（PCF）、錐形光纖和高非線性光纖（HNLF）可在近場(chǎng)和可見光段獲得超連續(xù)譜。可通過(guò)調(diào)整光纖參數(shù)如模場(chǎng)直徑、色散分布和長(zhǎng)度，使得光纖的輸出光譜適應(yīng)人們的特別需求。
用波長(zhǎng)1550nm的超快鉺光纖激光器（高非線性光纖）可產(chǎn)生超連續(xù)譜，其覆蓋范圍從900nm到遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出2μm。這個(gè)光譜可倍頻產(chǎn)生波長(zhǎng)在 480－700nm的可調(diào)諧窄線寬可見光，。 如果每nm輸出功率和功率穩(wěn)定不是最重要的因素，那么相似的結(jié)果也可以通過(guò)1030 nm鐿光纖激光（光子晶體光纖）獲得。第二種方法的好處是可使用 聲光可調(diào)濾波器將專門譜線從光譜中提取。
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