环形腔光纤激光器的工作原理基于一种称为“回音壁效应”的光学现象。光纤形成一个闭合的环路,其中激光光被多次反射。每次反射时,光的一小部分通过一个称为输出耦合器的元件泄漏出来,形成激光输出。
该环形腔包含一个增益介质,通常是一个掺杂稀土元素的光纤。当光纤被泵浦(例如,通过二极管或光纤激光器)时,增益介质吸收光能并激发電子。这些激发的電子随后衰变回基态,释放出比吸收的更高能量的光子,形成激光光。
激光光的波长由环形腔的长度和增益介质的增益峰值决定。通过调整环形腔的长度或选择特定的增益介质,可以实现窄线宽和稳定的激光输出。
环形腔光纤激光器的特点包括:
高功率和高光束质量
输出波长范围广
紧凑和耐用
维护成本低
这些特性使其适用于各种应用,包括光通信、光学传感、医疗成像和激光加工。
激光环形光斑的实现方法如下:
1. 相位调制法
使用电光调制器或空间光调制器对激光束进行相位调制。
通过调节相位分布,形成均匀的环形光斑。
优点:光斑质量高,但设备复杂且成本较高。
2. 光学衍射法
使用衍射光栅或空间光调制器对激光束进行衍射。
衍射后的光束形成环形光斑。
优点:结构简单,成本低,但光斑质量受制于衍射光栅的精度。
3. 波前整形法
使用空间光调制器或波前传感器对激光束进行波前整形。
通过校正波前畸变,形成环形光斑。
优点:光斑质量高,适应性强,但设备复杂且成本较高。
4. 锥形波导法
将激光束耦合到锥形波导中。
由于波导内不同模式的干涉,形成环形光斑。
优点:光斑质量好,但波导制作工艺复杂。
5. Fabry-Perot腔法
使用两个反射率较高的平面镜构成Fabry-Perot腔。
将激光束注入腔内,通过多次反射形成环形光斑。
优点:光斑质量高,但腔体对温度和振动敏感。