气体激光器在光纤技术领域中的应用??南京工学院激光研究室胡正荣。的心脏部分又是研究和测试的必备器件从,、一引官光纤技术是激光技术近几年来最活跃最深。工程使用角度看半导体激光器当然是主要的,但是从特定条件下的实验研究或应用工程来。刻最广泛的研究开发和应用领域作为光纤技术重要组成部分的有源器件,除半导休激光器。看气体激光器也是不可忽略的一个方面特,别在我国,财力和技术水平尚有较大差距的情看气体激光器也是不可忽略的一个方面,别在我国。外气体激光器也是重要的方面,在我国由于,气体激光器的发展比其他类激光器较成熟因,此为适应我国光纤技术的飞速发展研究其在,况下如何发挥现有优势开发气体激光器在,,光纤技术中的应用,便于光纤系统和有关技术。加速发展即使半导体激光器如此发达的美国。光纤技术中的应用是很重要的课题和日本也没有放弃气体激光器在光纤技术中的、、。在光纤技术的发展中光源光纤接收,应用。器及各种连接变换元器件的理论研究与制造技本文阐述所知国内外部分情况从某一个。。术的发展是相辅相成的而又各自成为体系方面举例说明气体激光器在光纤技术几个方面、、、应用的原理定性的作用地位对激光器性能的要求及应用前景和市场情况作一评。述、一二激光奋在光纤技术中的应用一人激尤器在尤纤拉制中作为监控尤源的应用从光信息传输系统的发展来看大体经历四个,阶段第一代是使用林的发光二极管或激光器为光源用石英多模光纤,传输第二代使用件的系发光二极管或激光器或为光源,用林印石英多模光纤传输第三代是充分利用处或称第三窗口石英光纤的最低损耗和零,相应的光源有件件,或或或,第四代将使用卤色散的单模光纤,激光器一或件在光纤的控制过程中纤维直径的动态连,续测量与自动控制不仅可提高光纤拉制工艺,的自动化程度和光纤的成品率还可改善光纤,,。化物非晶或单晶材料其窗口波长为一件的藕合性能和传输性能由于光纤具有细而透,,。光的特点,致使一般的测径仪无法测量测量一吕‘其损耗可达的单模光纤,这。据国外文献报导和目前。一代目前尚处在理论研究和实验阶段在实验光纤直径的方法很多“一我国采用的方法其中常见的是激光。,件一研究中应用了激光器”。。扫描法其光路原理如图所示音叉振动将使经过透镜的光束以一定的速度平行扫描被测光纤置于该透镜的前焦点上,,扫描光束经透镜聚焦后在管上得到信号再经过一系列电信号处理和自动控制系统,,近年来的发展趋势己集中到第三代,在通信系统方式方面除了已进入实际工,,程阶段外协波段的光纤相干通信近几年了的发展非常之快英国的吧和汇公司首,卜,一先使用阮激光器开展厂光纤相干。对光纤控制机进行自动控制。通信系统的研究并取得了实用性的结果’在光路设训中对一光源一载波振荡器和本振器是光纤通信激光器的要求是、、。二,功、,,为侧量图形上峰值。上旦臀,一,’?、一“孟‘“’,一一,一一,。肠处对应的角度纤芯折射率分布测量中的应用纤芯折射率分布的测量往往是在光纤制造过程中随即进行的可以边测量边调整工艺,,。图借以改进折射率分布规律国内外采用的测量、方法很多如散射图形法干涉法,、近场图样法匹配法等等,、方法很多如散射图形法,、法近场图样法端面反射一一激光器,一平行光管,一直角棱镜,平面反射镜,一音叉上的平面反射镜一音叉一,、一透镜,一被测光纤一管,输出功率腔长越短越好,,。间稳定性和方位稳定性越小越好。无论那种方法协一激由于具体的,本文不作具。都用到相应波长的激光器光器将在以上方法中得到应用测量系统比较复杂,方案也很多功率时士沁,。。士肠发散角,光斑直径,体讨论。。其中功率时间稳定性是决定因素件一多纵模激光器在尤纤参数测量中的应用。其中功率时间稳定性是决定因素激光器在尤纤参光纤色散测蚤中的应用光纤色散特性是决定光纤通信传输容量的重要特性所谓光纤的色散就是传输光脉冲,。光纤和光缆的参数测量不包括系统参数的延迟畸变造成色散的原因有三即多模色,、。测量总体来讲可分为机械特性物理特性散波导色散和材料色散多模光纤中三种色。和光学特性两者又分为许多项测量,就光学特性方面最基本几项已应用一。激光器的方面介绍如下。散全部出现单模光纤中不存在模色散色散特性测量方法大致分为三类脉。冲法即直接测量光脉冲在接收端的波形畸变在此仅协。扫描调制法对连续波的激光作振幅调改变调制频率并测量出与调制频率相对应,制。的基带特性频谱分析法即用多纵模输出的激光注入光纤在入纤端和出纤端分别,。进行频谱分析可直接求得其基带特性,光纤损耗的测量卜一激光器输出的激光经透镜藕合到串接的二段光纤和,的出光功率为的出光,,,,功率为尸,则可测得的损耗为二工」哑卫夕一以上测量所用的激光器除特定波长的半导十、协、体激光器外,激光器人〔〕、件协一卜或都已得到应用但其注入光纤的功率应小,,于光纤非线性阂值否则就会出现非线性效,另外,也可用于光缆中光纤串扰,即测量。任意两根光纤之间的远端串扰将激光输入第。一根光纤出纤功率为尸另外一根光纤虽然,,。应在自聚焦棒墓本参数测量中的应用自聚焦棒是光导纤维的一种其径向折射,。。。率分布为一一可将其‘子一牛一勺’加工成一定长度的自聚焦透镜,有其独特的没有注入功率,但有出纤功率尸,,则远端串扰为,,,〔〕光纤远场光辐射图形与数值孔径的测量在测量光纤参数时必须确定光波在光纤,中的传播是稳态分布,如果从被测光纤末端测,、得的辐射图形和切断光纤末端测得的辐射图形优点而被广泛地应用于各类光学系统光电子。在不同应用时要进。相同就可证明光波在光纤中传播已达稳态仪器和光纤通信元器件中,、并可从远场图形上求得数值孔径为行设计和加工则必须测量出色散特性,。件波段的应用,以及其他参数随着林一激光器也将在自聚焦棒的测量方面传感器发展到,像雨后春笋般的出现和应用,目前己、、多种应用于国防工业科研和医疗,。得到广泛的应用以上各项测量中由于应用短波长或长波长近红外激光器作为测量光源因而人,。激光器常用来作为导光光源也是不可少的在半导体外延测厚和磁光晶体元器件方面也将获得应用。等各个领域到年光纤传感器世界市场已。。达亿美元今后将以肠的年增长率增长光纤传感器用的光源通常是半导体激光器和一激光器,因此今后数年内随着光纤传感器的爆发性发展和应用,高稳定长寿命小型。一带电源的激光器将会有较大的市场,林一单模稳须激尤器作为信号源和本振器在光纤相干通信系统中的应用光纤通信的发展与无线电通信发展过程一光强调制直接检测方式已经很成,样熟如何进一步提高容量增加通信距离或提高,接收机的灵敏度人们自然也想到采用光外差,接收而拍频得到较低的频率以便使用已经成,横向塞受稳须一激尤器在光纤陀螺中的应用光纤陀螺作为战略防御体系的激光制导技。术国外近几年发展也很快由于横向塞曼稳,一频激光器入可输出频差为八二一的正交线偏振模,用棱,一镜将不同频率的光分成两束,利用干涉仪。。熟的技术这种设想由于相应波长的单频激光原理作成光纤陀螺它将成为激光制导的主要。器的研制成功已经变成现实世界各国正在大。组成部分。力发展而且已经建成了实用化的实验系统,、“”。我国也列为七五规划的发展重点光纤相干通信的决定因素是高稳定的单纵三射频激励激光器在单模光纤熔接机中的应用。模稳频激光器世界各国在选择这种激光器方“,面采取了不同的方案美国的重点是发展,光纤技术中单模光纤的应用将超过多模光卜因此对于芯径小于的单模光纤的熔纤,。日本的重点在发展,而英国首先发展的却协一是单模稳频激光器以及用它来接技术已成为突出问题一个射频激励的波导年法国报导了用激光器构成的单模光。件纤熔接机激光器峰值功率为,注入锁定半导体激光器将其作为本振平均功率。器和信号源首先在不同速率情况下在以及外差检测方面取得了令人鼓舞的。结果获得了最长的传输距离采用,。为熔接一个光纤接头只需的能量电弧熔接大约需要能量其加热,时间可通过调整激光器的脉冲宽度和重复。义电光晶体相位外调制卜一激光器频率来实现此种熔接机的整个尺寸为,??如果投入生产和应用以后,对,的输出功率为一,用外腔注入锁模进行。一于激光器的用量也是相当可观的。频率跟踪作为本振器其功率为一,一“同年又报道了在误码率条,、四激光器在光学弧粒子与光纤放大器研究中的应用光学弧粒子实际上是一个超件下,采用纤实现了包括,继实用性传输系统工艺制作的一般单模光个接头在内的叭无中卜一因此采用。一,么短脉冲的光脉冲宽度为量级它在,信号源和本振器加速发展光纤相干通信避,,。光纤中传播时脉冲宽度和传播速度保持不变研究这种超短脉冲光在光纤中的传播规免使用昂贵的“或我国目前是可行的国外极为保密,在。、律及各种现象,一激光器在光纤传感器中的应用对今后大容量高速率长距。,年以来作为光纤技术一个分支的光纤离的光纤数字通信是非常必要的因此近儿年一激光器的频率精密调谐研究??中科院电子所赛庄华刘世明夏生芹曹秋生、一、前言二标准具的擂入一激光器的输出激光频率较精密将对红外激光光谱学、红外激光化学内腔标准具的频率调谐是利用标准具表面依次反射产生的多光束干涉引起的频率周地调谐,。、及中远红外光泵的研究发挥更大的作用目前国内外普遍采用光栅作为选择性损耗元件来获得所需频率但因其线宽不够窄频,期性腔损耗来使激光振荡限制在较窄的光谱峰上倾斜标准具的角度,将引入一个微小的相干束程差使透射率极大的频率移动从而达,,。到频率调谐的作用当光垂直入射时标准具的透过率为,与〔二一‘,一尸、〕,粤乙式中入射光强反射率乙几—。—透射光与反射光相差当光非垂直入射时率牵引现象严重往往因为频率不能精确对准,。而大大降低激光作用的效率因此激光线宽,的压缩及频率的精确调谐方法成为一个重要的。研究课题采用倾斜标准具作选择元件已,被证实可以起到上述作用,但是迄今为止,由于标准具承受功率闭值的限制,尚无法获得高功率激光输出。本文报导如何成功地利用标准具调谐,我、、们除考虑标准具厚度反射率倾角及温度的影响外还理想地解决了该系统如何获得较高,—。功率输出的问题本刊年月收到叫,卜‘甲占宁占宁占甲之门户记个吞月卜褚卜‘月卜记肠甲占甲砚甲卜月卜‘月砚月卜各,记与叫卜记甲占个占嗯卜记与甲砚与甲砚个砚甲占门砚甲占甲占个各月护砍与,与护记卜月户魂国月记弓、乡‘甲之个杏,,谧‘魂月卜卜州砚与护吞,占甲吞,“”欧美和日本都投入大量人力和财力进行实验研纤通信中应用光放大技术则可实现全光,。究激光在年美国报导了用卜产生激光器锁模染料的光脉冲,注入单模相干光纤通信传输系统可望达到数千公里的,又由于其保密性好光纤通信传输这将对我,。。光纤观察到了光学弧粒子的特性,国战略防御体系也有很大的用途一光纤放大器是一种新颖的微弱光信号放大干例如年法国报导了用连续激光器。器在光放大器中信号光波可通过光纤中的,非线性效应或者消失场拐合效应而与注入光波注入多模光纤利用置于光纤纤芯附近的泵浦,染料溶液的消失场祸合,使光纤中传播的。。之间发生能量交换从而使信号光得到极大的人一激光获得倍的信号增益这一。。增强因此它既不同于目前光纤通信中所用的实验给人们很大启发美国和德国也进行了光。一一光电光中继转发器。功有别于目前研究进屡放大的实验并得到了的光增益。较大的半导体集成光放大器利用这种光放大以上两方面的研究工作我国也在进行,可一不仅可以延沃传输“”。器可以实现无截断光放大望七五期间有大的进展这将为激光‘。距离而且也可使传输系统大大简化将来在光。器的应用开辟新的领域

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