光纖激光器英文名稱為Fiber Laser，指用摻稀土元素玻璃光纖作為增益介質(zhì)的激光器，其中摻鐿光纖是高功率摻鐿光纖激光系統(tǒng)最核心的器件之一，然而隨著光纖激光器輸出功率的提升，各種穩(wěn)定性“殺手”比如橫向模式不穩(wěn)定（Transverse Mode Instability, TMI）、受激拉曼散射（Stimulated Raman Scattering, SRS）現(xiàn)象以及熱損傷等浮出水面。

不久前，凱普林光纖激光器產(chǎn)品總監(jiān)趙巨云線上分享《高功率光纖激光器前沿技術(shù)與創(chuàng)新應(yīng)用》，詳細描述了如何狙擊光纖激光器穩(wěn)定性“殺手”。本期，我們一起回顧。

光纖激光器主要由泵浦源、增益介質(zhì)（有源光纖）、諧振腔三大部分構(gòu)成。

諧振腔結(jié)構(gòu)光纖激光器原理：通過前向和后向的合束器，將泵浦半導(dǎo)體激光器LD的功率經(jīng)過光纖光柵（高發(fā)光柵HR、低反光柵OC）注入到摻鐿雙包層光纖（YDF）中。YDF中稀土離子吸收泵光后，形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，產(chǎn)生自發(fā)輻射光，然后在光纖光柵對（HR-OC）的作用下形成受激輻射光放大產(chǎn)生激光，并經(jīng)過OC和輸出光纜QBH輸出出來。

放大器結(jié)構(gòu)光纖激光器原理：與諧振腔相似，所不同的是通過前級的種子源激光器來減少了系統(tǒng)對單元器件承受功率的要求。進而可以得到更高的功率。

諧振腔結(jié)構(gòu)光纖激光器

放大器結(jié)構(gòu)光纖激光器

• 光纖摻雜特性影響（摻雜濃度和摻雜區(qū)域半徑）
• 暗化的影響信號特性的影響（信號光功率、信號強度噪音、信號初始高階模比例、信號光波長、信號強度調(diào)制）
• 泵浦特性影響（泵浦功率、泵浦波長、泵浦強度調(diào)制）
• 泵浦方式的影響（前向泵浦、后向泵浦、側(cè)向泵浦和雙向泵浦）

• 光纖材料的影響

• 光纖芯徑/包層直徑、光纖纖芯數(shù)值孔徑

• 高階模損耗

• 系統(tǒng)制冷能力

• 光纖保偏特性

• 信號光線寬

• 增強增益飽和（減小纖芯包層比、改變半導(dǎo)體泵浦源的波長、改變泵浦光注入方向、增加注入信號功率 、同帶泵浦、改變信號波長）

• 減少光纖熱源

• 增強光纖熱光性能

• 提高彎曲損耗（減少彎曲半徑、減小纖芯數(shù)值孔徑、優(yōu)化光纖盤繞方法、減少纖芯直徑、增加信號光波長）

• 優(yōu)化光纖設(shè)計

• 增加信號光譜寬