光纖激光器是以摻稀土元素玻璃光纖作為增益介質(zhì)的激光器。摻銩光纖為增益介質(zhì)的摻銩光纖激光器以其在2μm波段的重要地位，已在YL、激光遙感、激光測距、光譜分析、空間光通信和軍事等方面凸顯優(yōu)勢。

摻銩光纖激光器的原理

　　激光產(chǎn)生的基本條件可歸納為：形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)、提供光反饋、滿足激光振蕩的閾值條件。因而激光器通常由激光工作介質(zhì)(增益介質(zhì))、泵浦源、光學(xué)諧振腔組成。摻銩光纖激光器雖然與其他類型的激光器在形態(tài)、材料以及內(nèi)部構(gòu)造等方面大相徑庭，但其基本工作原理相同，都是由泵浦源、增益介質(zhì)和諧振腔三部分構(gòu)成。

　　摻銩光纖激光器一般選用大功率的LD二極管陣列作為泵浦源。光纖激光器的增益介質(zhì)為摻雜光纖，摻雜光纖放置在兩個(gè)反射率經(jīng)過選擇和設(shè)計(jì)的腔鏡之間，泵浦光從光纖激光器的前腔鏡耦合進(jìn)入摻雜光纖。這里的諧振腔由兩個(gè)二色鏡構(gòu)成，可以直接在光纖端面上鍍膜，另外也可以采用光纖光柵或者定向耦合器的方式構(gòu)成諧振腔。為了充分利用泵浦光，獲得高功率的激光輸出，要求前腔鏡對泵浦光高透低反，而對信號光高反，后腔鏡對泵浦光高反，而對信號光部分透過，但實(shí)際上，由于后腔鏡很難同時(shí)滿足對激光和泵浦光的透射和反射要求，不可避免的會有少量泵浦光從后腔鏡輸出。

　　泵浦光通過摻雜光纖時(shí)，就會被光纖纖芯中的稀土離子所吸收，吸收了光子能量的稀土離子就會躍遷到激光上能級，在形成激光的上下兩個(gè)能級之間形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。反轉(zhuǎn)后的粒子數(shù)又以自發(fā)輻射或者受激輻射等形式躍遷到激光下能級，并且釋放光子，當(dāng)加入反饋回路(構(gòu)成諧振腔)便會形成激光振蕩，并輸出激光。

摻銩光纖激光器的特點(diǎn)

　　摻銩光纖激光器作為第三代激光技術(shù)的代表，比起目前其他類型的激光器，無論在效率、體積、冷卻和光束質(zhì)量等方面均具有無可比擬的優(yōu)勢。主要表現(xiàn)在：

　　1、結(jié)構(gòu)簡單，體積小巧，使用靈活方便。摻銩光纖激光器的泵浦源采用體積小巧易于模塊化的高功率半導(dǎo)體激光器，并利用光纖本身作為增益介質(zhì)，由于光纖柔軟，幾乎可以彎曲成任意形狀。

　　2、輸出光束質(zhì)量好。摻銩光纖激光器光束質(zhì)量是由纖芯的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)(纖芯直徑d和數(shù)值孔徑NA)決定，不會因熱變形而變化，易于實(shí)現(xiàn)高光束質(zhì)量的激光輸出。

　　3、易于實(shí)現(xiàn)GX率和高功率。就雙包層光纖激光器而言，由于雙包層光纖內(nèi)包層的橫截面尺寸和數(shù)值孔徑(NA)都比較大，高功率多模泵浦光很容易GX地耦合進(jìn)入內(nèi)包層，通過選擇合理的內(nèi)包層形狀和參數(shù)，可以使大量泵浦光被纖芯吸收，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)GX率、高功率的激光輸出。

　　4、散熱性能好。摻銩光纖激光器采用摻銩光纖本身作為增益介質(zhì)，摻銩光纖表面積/體積比很大，因而散熱性能好。

摻銩光纖激光器的應(yīng)用

　　摻銩光纖激光器作為光纖激光器的一種，不僅繼承了光纖激光器上述優(yōu)點(diǎn)，而且銩離子豐富的能級結(jié)構(gòu)和光譜特性決定了摻銩光纖激光器在2μm波段光纖激光器研究領(lǐng)域的重要地位。

　　由于水分子在2μm波段的激光附近有很強(qiáng)的中紅外吸收峰，因此，利用該波段的激光器進(jìn)行手術(shù)時(shí)，激光照射部位血液會迅速凝固，手術(shù)創(chuàng)面小，止血性好，加上該波段激光對人眼是安全的，所以2μm摻銩光纖激光器在YL和生物學(xué)研究方面具有廣泛的應(yīng)用前景。

　　摻銩光纖激光器集CO2激光器現(xiàn)有特性、Nd：YAG激光器的止血效果、以及Ho：YAG激光器損失組織小的特性于一身，在YL上的主要應(yīng)用有：在眼科手術(shù)中，高功率摻銩光纖激光器能使角膜成形手術(shù)成功率很高，同時(shí)還可以ZL近視、遠(yuǎn)視等眼科疾病;在整形美容手術(shù)中，高功率2μm激光在ZL皮膚癌和去紋身方面已取得了良好效果;在心血管手術(shù)中，利用光纖的柔韌性和光纖激光器光束質(zhì)量好的特點(diǎn)，可以使光纖很方便地進(jìn)入人體內(nèi)排除腫瘤和各種淤積物。

　　另外2μm激光正好處于大氣光傳輸?shù)牡蛽p耗窗口，因此摻銩光纖激光器在遙感和光通信方面也有著很好的應(yīng)用前景，是激光測距機(jī)、相干多普勒測風(fēng)雷達(dá)、激光雷達(dá)系統(tǒng)等的理想光源。