单纵模激光器的构成、优点及应用方法

单纵模激光器的结构组成

　　1、激光工作介质

　　单纵模激光器激光的产生必须选择合适的工作介质，可以是气体、液体、固体或半导体。在这种介质中可以实现粒子数反转，以制造获得激光的必要条件。显然亚稳态能级的存在，对实现粒子数反转世非常有利。现有行业领先的单纵模激光器工作介质近千种，可产生的激光波长包括从真空紫外道远红外，非常广泛。

　　2、激励源

　　为了使工作介质中出现粒子数反转，必须用一定的方法去激励原子体系，使处于上能级的粒子数增加。一般单纵模激光器可以用气体放电的办法来利用具有动能的电子去激发介质原子，称为电激励；也可用脉冲光源来照射工作介质，称为光激励；还有热激励、化学激励等。各种激励方式被形象化地称为泵浦或抽运，为了不断得到激光输出，必须不断地“泵浦”以维持处于上能级的粒子数比下能级多。

　　3、谐振腔

　　有了合适的工作物质和激励源后，可实现粒子数反转，但这样产生的受激辐射强度很弱，无法实际应用，于是人们就想到了用光学谐振腔进行放大。所谓光学谐振腔，实际是在单纵模激光器两端，面对面装上两块反射率很高的镜。一块几乎全反射，一块光大部分反射、少量透射出去，以使单纵模激光器激光可透过这块镜子而射出。被反射回到工作介质的光，继续诱发新的受激辐射，光被放大。因此光在谐振腔中来回振荡造成连锁反应，雪崩似的获得放大，产生强烈的激光，从部分反射镜子一端输出。

　　单纵模激光器的优点

　　（1）单纵模激光器中，光纤既是激光介质又是光的导波介质，因此泵浦光的耦合效率相当高，加上单纵模激光器能方便地延长增益长度，能重复利用泵浦；因此单纵模激光器增益高，噪声小，光纤到光纤的耦合技术非常成熟，连接损耗小且增益与偏振无关。

　　（2）激光器的几何形状具有很大的表面积/体积比，散热快，它的工作物质的热负荷相当小，能产生高亮度和高峰值功率；而单纵模激光器可以在很宽的光谱范围内设计运行加上的荧光谱相当宽，在这种设备之中插入符合要求的波长选择器即可得到可调谐单纵模激光器。

　　（3）而单纵模激光器还容易实现单频运转和超短脉冲等不同的模式，单纵模激光器的光束质量好，具有较好的单色性、方向性和温度稳定性；单纵模激光器所基于的工艺现在已经十分稳定且突出，因此可以制作出高精度低损耗的产品，大大降低了激光器的成本。此外单纵模激光器的体积小结构简单，工作物质为柔性介质可设计得相当小巧灵活使用方便。

　　单纵模激光器应用方法

　　1、短腔长法，缩短谐振腔长使纵模间隔大于增益曲线。

　　2、色散腔法，在谐振腔内加入棱镜或光栅构成色散腔，使只有某一特定频率的纵模能够振荡。

　　3、标准具法，在谐振腔内插入一参数合适的标准具，使只有单一纵模能通过标准具振荡。

　　4、滤光片法，在腔内插入一双折射滤光片，使通过滤光片的光频率间隔大于增益线宽。获得单横模的主要方法是采取适当措施抑制高阶横模，保证谐振腔内只有基横模能够振荡。

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