Читать онлайн «Волоконные технологические лазеры»

Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана ВОЛОКОННЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ЛАЗЕРЫ Рекомендовано Научно-методическим советом МГТУ им. Н. Э. Баумана в качестве учебного пособия Москва Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана 2010 УДК 621. 375. 826 ББК 32. 86-5 В68 Рецензенты: Ю. В. Богачев, В. И. Дюжиков Волоконные технологические лазеры : учеб. пособие / В68 Ю. В. Голубенко, А. В. Богданов, Ю. В. Иванов, Р. С. Третья- ков. – М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2010. – 50, [2] с. : ил. Рассмотрены основные вопросы получения генерации в волокон- ных лазерах, методы накачки. Представлены активные элементы для активации волокна и схемы лазерных переходов. Описаны особенно- сти резонаторов волоконных лазеров на брэгговских решетках и спо- собы их получения. Приведены энергетические и пространственно- временные характеристики волоконных лазеров, работающих на ред- коземельных элементах. Определены перспективы развития волокон- ных лазеров. Для студентов факультетов РЛ, МТ, изучающих лазерную технику и технологию. УДК 621. 375. 826 ББК 32. 86-5 c МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2010  ВВЕДЕНИЕ Волоконные лазеры являются одним из наиболее ярких дости- жений современной квантовой электроники. Это направление воз- никло на стыке лазерной физики и волоконной оптики. Существует ряд преимуществ волоконных лазеров по сравнению с традицион- ными квантовыми излучателями, которые позволяют использовать их наравне с обычными лазерами, а в некоторых случаях и заме- нять последние. В начале развития волоконной оптики основной задачей представлялось создание волоконных световодов как пас- сивной среды для передачи информации. Однако, как и в любой другой развивающейся области науки, в процессе решения пер- воначальной задачи появились другие возможности волоконной оптики, которые привели к увеличению числа изучаемых объек- тов и явлений и, в свою очередь, расширили область возможных применений волоконных световодов и устройств на их основе. Отдельным направлением волоконной оптики является разра- ботка и исследование волоконных лазеров. В этих устройствах в качестве активной среды используются волоконные световоды, ле- гированные различными добавками, прежде всего редкоземельны- ми элементами. Впервые волоконный лазер был создан Е. Снит- цером в 1961 г. , когда была продемонстрирована лазерная гене- рация в стекле, легированном ионами Nd3+ . Активный элемент лазера представлял собой стеклянную нить, покрытую оболочкой из стекла с пониженным показателем преломления. Развитие тех- нологии получения волоконных световодов и полупроводниковых источников накачки позволило вернуться к идее волоконного ла- зера на качественно новом уровне. Начало бурного развития этого направления относится к концу 1980-х годов, когда было показано, что волоконные световоды, легированные ионами Er3+ , могут най- ти применение в волоконных усилителях сигнала на длинах волн в диапазоне 1,53. . . 1,56 мкм, т.