IMRA公司FemtoliteFX系列超快光纖激光器
Femtolite FX系列：
緊湊的激光頭，尺寸：24.1×19.3×7.6cm
各類型號參數(shù)：
型號 FX-60 FX-100
中心波長（nm） 810 810
平均功率（mW） 60 100
脈寬（fs） <100 <150
重復(fù)頻率（MHz） 75 75
產(chǎn)品簡介：
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)自動化操作，并且降低成本。達(dá)到這兩個目標(biāo)的一個關(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間短。 金屬、陶瓷、半導(dǎo)體和聚合物的典型散熱時間，大約是幾個皮秒，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)用是時間分辨分析，典型的是使用抽運(yùn)探測完成。一個關(guān)鍵要求是抽運(yùn)和探針脈沖要比所研究過程的時間常數(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)分析中衰變時間可能在幾個飛秒到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，用于國土安全、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。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因素：激光發(fā)射的高成本以及缺乏工業(yè)化、自動化的操作。
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。甚至可以通過對流和傳導(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，光纖激光器脈沖時間覆蓋了所有時間尺度，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)布過關(guān)于相關(guān)產(chǎn)品未來發(fā)展的公告。
電動泵浦光纖激光器(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)的激光脈沖時間在幾個到上百個納秒之間。
近來，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越廣泛的應(yīng)用，如眼科學(xué)、計量學(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)量級的不同。定義一個超快光纖激光系統(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數(shù)量級，鉺光纖激光器通過適應(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。這些脈沖可通過在非線性放大器中簡單放大或壓縮從而獲得幾百毫瓦功率， 脈沖時間降至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。 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)域用戶對于其易獲得的波長覆蓋面和短相干長度表示滿意。
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輸出的道路時目前研究界相當(dāng)活躍的課題，一個思路是 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，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，無需改變平均功率。
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）可在近場和可見光段獲得超連續(xù)譜?？赏ㄟ^調(diào)整光纖參數(shù)如模場直徑、色散分布和長度，使得光纖的輸出光譜適應(yīng)人們的特別需求。
用波長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。這個光譜可倍頻產(chǎn)生波長在 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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