光纖雷射 (fiber laser):

光纖雷射的定義:

雷射基本上是由共振腔(Cavity)與增益介質(Gain Medium)所組成。只要雷射的增益介質為光纖形式則稱為光纖雷射。雷射共振腔可為自由空間(Free-space)式或是全光纖式(All-fiber)光學元件所構成。若是連雷射共振腔也為光纖組成的話,則稱為全光纖化雷射。

光纖雷射的增益的來源:

1. 由摻雜原子(例: Er, Pr, Tm, Yb ),不同能態間居量反轉(Population Inversion)所產生的受激放射Stimulated Emission。

2.在光纖中的非線性光學效應所造成的增益。

光纖雷射增益介質或是共振腔所使用到的光纖光學元件:

1. Rare-earth doped Gain Fiber (參雜稀土元素之增益光纖對應到雷射的増益介質)

2. Fiber Coupler (光纖耦合器對應到雷射的輸出耦合鏡Output coupler)

3. Wavelength Division Multiplexer (WDM) (多波混頻器對應到雷射的多色結合鏡Dichroic mirror)

4. Isolator(光隔離器)

5. All fiber polarization controller (全光纖化偏振控制器對應到雷射的偏振片、1/2波片、1/4波片等等元件)

另外,Fiber coupler可改裝作為光纖雷射的反射鏡(Fiber Loop Mirror) 或是快速飽和吸收體(Fast satirable absorber)

()光纖化的雷射的優點

一般而言,光纖光學元件的光學功能較傳統光學元件為少。但是因光纖元件具有波導的特性,比起其他種類的雷射,

光纖雷射可以提供許多傳統雷射不能提供的優點。

(1)雷射體積可以微小化以便於攜帶,特別適合在戶外或醫院臨床上的應用

(2)由於光纖的波導特性,光纖雷射可以提供不受外界的環境干擾的穩定輸出

(3)由於光纖的波導特性,所以雷射元件與元件間不需要特別對光校準(alignment),可節省大量維護時間與成本

(4)增益光纖(Gain Fiber)間可以互相熔接可製造更大體積增益介質,不像固態雷射的雷射晶體其大小受到長晶環境限制。

(5)單位體積光纖的散熱面積比固態雷射晶體來的大,更適合做為高功率的雷射之用

(6)光纖雷射具有相當高的電對光或光對光的轉換效率