光纖激光器在光纖通信、激光加工等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。光纖Bragg光柵（FBG）是構(gòu)成全光纖激光器的關(guān)鍵器件。FBG飛秒激光制備技術(shù)適用于各種材料的光纖,具有加工工藝簡單、可制備耐高溫FBG等優(yōu)點,在光纖激光器中已取得廣泛應(yīng)用�；诖�,介紹了FBG飛秒激光制備技術(shù)的方法、特點及其在光纖激光器應(yīng)用中的優(yōu)勢,展示了FBG飛秒激光制備技術(shù)在不同波長范圍和類型的光纖激光器中的應(yīng)用研究進(jìn)展,最后對未來適用于光纖激光器的FBG飛秒激光刻寫技術(shù)的發(fā)展方向進(jìn)行展望。 

【文章來源】：激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2020,57(11)北大核心

【文章頁數(shù)】：17 頁

【部分圖文】：

基于FBG的耐高溫光纖激光器及輸出激光特性。（a1)DBR光纖激光器結(jié)構(gòu)圖；（a2）激光輸出波長與溫度的關(guān)系，插圖為不同溫度下輸出光譜；（a3）不同溫度下輸出功率的穩(wěn)定性[56];(b）基于光纖光柵和Sagnac環(huán)路的光纖激光器在不同溫度下的光譜，插圖為加熱和冷卻過程中激光強(qiáng)度隨溫度的變化[59]

圖8 基于FBG的耐高溫光纖激光器及輸出激光特性。（a1)DBR光纖激光器結(jié)構(gòu)圖；（a2）激光輸出波長與溫度的關(guān)系，插圖為不同溫度下輸出光譜；（a3）不同溫度下輸出功率的穩(wěn)定性[56];(b）基于光纖光柵和Sagnac環(huán)路的光纖激光器在不同溫度下的光譜，插圖為加熱和冷卻過程中激光強(qiáng)度隨溫度的變化[59]3.2 中紅外波段光纖激光器

利用相位掩模板法刻寫光纖光柵的加工裝置如圖1(a）所示[20]。飛秒激光經(jīng)柱透鏡聚焦后入射到相位掩模板上，在掩模板后產(chǎn)生零級以及對稱分布的±1級等各級衍射光�？虒懝饫w光柵所使用的相位掩模板是一種具有一維周期性矩形凹槽的衍射光學(xué)元件，一般利用光刻蝕技術(shù)在石英玻璃上制備而成。相位掩模板設(shè)計時，零級衍射被盡量抑制，衍射效率一般小于6%，±1級衍射效率最高，約為40%[21]�？虒懝鈻艜r，光纖放置在掩模板后±1級衍射光的干涉區(qū)，±1級衍射光由于雙光束干涉形成周期性條紋，從而在光纖內(nèi)誘導(dǎo)出周期性折射率變化。由于極少的零級和其他高級衍射光仍然會對±1級的雙光束干涉強(qiáng)度分布產(chǎn)生影響，因此光纖需要離掩模板有一定的距離。此時，±1級衍射光和零級以及其他各級衍射光由于走離效應(yīng)（walkoff effect）在時間上分開，形成單純的±1級干涉，從而避免產(chǎn)生塔爾博特（Talbot）效應(yīng)，如圖1(b）所示。利用相位掩模板法制備的FBG周期ΛG通常為相位掩模板周期ΛP的一半。在刻寫Type II FBG時，光纖離掩模板距離相對Type I型要近一些，刻意使零級光參與±1級光的干涉以提高干涉光的強(qiáng)度。加拿大通信研究中心的Mihailov等[22]首先使用飛秒激光相位掩模板法在摻鍺的SM-28單模光纖中刻寫了波長為1550nm的FBG。目前相位掩模法主要包括靜態(tài)相位掩模板法和掃描相位掩模板法兩類。靜態(tài)相位掩模板法在刻寫FBG時激光、相位掩模板和光纖均保持不動。由于飛秒激光誘導(dǎo)微結(jié)構(gòu)寬度小于纖芯，故該方法無法全部覆蓋纖芯。Thomas等[23]提出了掃描相位掩模板法，即在加工時飛秒激光垂直于光纖軸橫向掃描，使FBG結(jié)構(gòu)完全覆蓋纖芯區(qū)域。該方法不僅解決了大模場光纖等纖芯直徑大的光纖中刻寫FBG的問題，可以通過掃描使光柵覆蓋到包層，還可以抑制包層模的響應(yīng)[17]。此外，由于該方法可以靈活調(diào)控FBG在纖芯中的位置和方向，Wang等[24]還發(fā)展了一種基于傾斜掃描法制備傾斜布拉格光柵（TFBG）的新技術(shù)，所制備的TFBG波長不隨傾斜角度的改變而改變。Pham等[25]基于該方法提出平行結(jié)構(gòu)的TFBG，拓展了TFBG的包層模共振光譜范圍。Voigtl?nder等[26]通過采用空間光調(diào)制器（SLM）對飛秒激光進(jìn)行波前整形，使用均勻周期的相位掩模板制備了啁啾FBG。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號：2998246