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摘要：近年来，光子晶体光纤激光器已获得了学术界和产业界的广泛关注。这主要是因为它具有其他激光器无与伦比的优势，主要体现在：可以轻易地实现大模面积、“空气／硅”双包层、大数值孔径，具有高增益、转换效率高、低闻值、输出光束质量好、结构紧凑、可靠性高等特性。所有这些都来源于其特殊的光学特性及灵活的结构设计。与常规光纤激光器相比，光子晶体光纤激光器的连续输出功率可提高到千瓦量级。该文主要介绍了基于受激辐射的光子晶体光纤激光器的最新研究进展。
关键词：光子晶体光纤 激光器 大模面积 斜率效率
中图分类号：TN24 文献标识码：A 文章编号：1007-3973(2010)011-096-01
1 引言
光纤激光器是以光纤为增益介质，采用掺杂光纤作为增益介质，在泵浦光的作用下形成粒子数反转，从而在正反馈机制下产生激光振荡。与传统固体激光器相比，光纤激光器的优势主要体现在：输出光束质量高，可达衍射极限的激光输出；具各较好的热管理，转换效率高，高增益、低闽值、结构紧凑、可靠性强等特性。然而非线性效应使光纤激光器的最大极限功率受到限制。近年来，由于光子晶体光纤的出现，使得光子晶体光纤激光器已成为光电子技术领域的研究热点。光子晶体光纤(PCF)，又称多孔光纤(HF)或微结构光纤(MOF)，是由在纤芯周围沿着轴向规则排列微小空气孔构成，通过这些微小空气孔对光的约束，实现光的传导。光子晶体光纤由于其特殊的光学特性和灵活的结构殴汁，可以轻易地实现大模面积、双包层结构，高非线性、大数值孔径以及高偏振特性等，解决了常规光纤激光器存在的问题。光子晶体光纤光纤激光器由于具有高输出功率、高转换效率和高光束质量等独特优点，其发展和应用受到了全球的关注，并得到了广泛的研究和开发。本文将主要介绍光子晶体光纤激光器(PCFL)的最新研究进展。
2 光子晶体光纤激光器的研究新进展
2000年，英国巴斯大学的w.J.Wadsworth等人报道了世界上第一台掺镱光子晶体光纤激光器。2001年，w.J.Wa-dsworth等人又研制了第一台大模面积掺Yb3+PCF激光器。这种激光器为大模面积双包层激光器，输出功率达到了3.9w。
2003年1月，w.J.Wadsworth等人采用大模面积、大数值孔径光子晶体光纤以及偏芯结构设计研制了包层泵浦激光器。当泵浦功率为20W时，这种激光器输出功率达到了3.9W，并且有望得到更高的输出功率。
2004年，JesBroeng等人首次提出：在掺稀土元素的光子晶体光纤中引入不对称的空气孔结构，可以得到高偏振态的输出。
2005年，法国的J.Limpert等人研究报道了一种结合棒状和光纤增益介质优势的新型掺镱光纤设计。它采用两种重要的光波导结构，一种用于泵浦辐射，另一种用于激光辐射，不需要外部冷却，并且仅在泵浦功率受限制的条件下可获得250W／m的输出功率，为当时见诸报端的最大输出。这种光纤激光器的设计极大地降低了非线性效应，提高了高功率激光器及放大器系统的可扩展性。
2006年，J.Limpert研究小组的另外一篇文献报道了一种单模棒状掺镱光子晶体光纤激光器，所采用的PCF芯径分别为60um和100um，基模模场面积高达2000um2。在只改变泵浦功率的情况下，利用这种短长度的棒状光纤激光器能获得550W／m的高功率输出，根据文献报导这是当时最大的光纤激光器输出。这些棒状光纤具有低非线性和高效率的优势，因而在研制高功率光纤激光器方面具有很大的潜力。
2008年3月，德国的的0.Schmidt等人报道了一种掺镱单模传输棒状光子晶体光纤。，这种光纤结合了低线性和内在偏振稳定的优势，基模模场面积高达2300urn2。在光纤谐振腔内没有附加任何偏振元件的条件下，其偏振度大于85％，输出功率高达160W，输出光束的质量M=1.2。
2009年，N.Yamamoto,l L等人利用大模场光子晶体光纤研制出了输出波长为250rim的短距离单模光子晶体光纤激光器。由于传统光纤在紫外波段很难实现单模传输，因而这项研究发现具有重要的意义。
2010年4月，w.Z.Zhuang等人研究了被动调Q的光子晶体光纤激光器。该研究小组采用55cm保偏掺镱光子晶体光纤作为工作物质YAG晶体为饱和吸收体，其后使用高反腔作为反馈，实现了被动调Q的光子晶体光纤激光器。当泵浦功率为142W时，最大脉冲能量可高达6301aJ、脉宽为36ns、重复率为5.6 kHz。
3 结束语
光子晶体光纤由于其特殊的光学特性和灵活的结构设计，可具备大数值孔径、大模场面积、高增益等优点，克服了常规光纤激光器不能同时满足高功率和高光束质量的矛盾。本文介绍的光子晶体光纤激光器的最新进展，充分证明了其在实现高功率激光器方面的巨大优势。可预测随着光子晶体光纤结构的不断完善，制作工艺及泵浦技术的日趋成熟，光子晶体光纤激光器将有更大的发展空间和广阔的应用前景。
关键词：光子晶体光纤 激光器 大模面积 斜率效率
中图分类号：TN24 文献标识码：A 文章编号：1007-3973(2010)011-096-01
1 引言
光纤激光器是以光纤为增益介质，采用掺杂光纤作为增益介质，在泵浦光的作用下形成粒子数反转，从而在正反馈机制下产生激光振荡。与传统固体激光器相比，光纤激光器的优势主要体现在：输出光束质量高，可达衍射极限的激光输出；具各较好的热管理，转换效率高，高增益、低闽值、结构紧凑、可靠性强等特性。然而非线性效应使光纤激光器的最大极限功率受到限制。近年来，由于光子晶体光纤的出现，使得光子晶体光纤激光器已成为光电子技术领域的研究热点。光子晶体光纤(PCF)，又称多孔光纤(HF)或微结构光纤(MOF)，是由在纤芯周围沿着轴向规则排列微小空气孔构成，通过这些微小空气孔对光的约束，实现光的传导。光子晶体光纤由于其特殊的光学特性和灵活的结构殴汁，可以轻易地实现大模面积、双包层结构，高非线性、大数值孔径以及高偏振特性等，解决了常规光纤激光器存在的问题。光子晶体光纤光纤激光器由于具有高输出功率、高转换效率和高光束质量等独特优点，其发展和应用受到了全球的关注，并得到了广泛的研究和开发。本文将主要介绍光子晶体光纤激光器(PCFL)的最新研究进展。
2 光子晶体光纤激光器的研究新进展
2000年，英国巴斯大学的w.J.Wadsworth等人报道了世界上第一台掺镱光子晶体光纤激光器。2001年，w.J.Wa-dsworth等人又研制了第一台大模面积掺Yb3+PCF激光器。这种激光器为大模面积双包层激光器，输出功率达到了3.9w。
2003年1月，w.J.Wadsworth等人采用大模面积、大数值孔径光子晶体光纤以及偏芯结构设计研制了包层泵浦激光器。当泵浦功率为20W时，这种激光器输出功率达到了3.9W，并且有望得到更高的输出功率。
2004年，JesBroeng等人首次提出：在掺稀土元素的光子晶体光纤中引入不对称的空气孔结构，可以得到高偏振态的输出。
2005年，法国的J.Limpert等人研究报道了一种结合棒状和光纤增益介质优势的新型掺镱光纤设计。它采用两种重要的光波导结构，一种用于泵浦辐射，另一种用于激光辐射，不需要外部冷却，并且仅在泵浦功率受限制的条件下可获得250W／m的输出功率，为当时见诸报端的最大输出。这种光纤激光器的设计极大地降低了非线性效应，提高了高功率激光器及放大器系统的可扩展性。
2006年，J.Limpert研究小组的另外一篇文献报道了一种单模棒状掺镱光子晶体光纤激光器，所采用的PCF芯径分别为60um和100um，基模模场面积高达2000um2。在只改变泵浦功率的情况下，利用这种短长度的棒状光纤激光器能获得550W／m的高功率输出，根据文献报导这是当时最大的光纤激光器输出。这些棒状光纤具有低非线性和高效率的优势，因而在研制高功率光纤激光器方面具有很大的潜力。
2008年3月，德国的的0.Schmidt等人报道了一种掺镱单模传输棒状光子晶体光纤。，这种光纤结合了低线性和内在偏振稳定的优势，基模模场面积高达2300urn2。在光纤谐振腔内没有附加任何偏振元件的条件下，其偏振度大于85％，输出功率高达160W，输出光束的质量M=1.2。
2009年，N.Yamamoto,l L等人利用大模场光子晶体光纤研制出了输出波长为250rim的短距离单模光子晶体光纤激光器。由于传统光纤在紫外波段很难实现单模传输，因而这项研究发现具有重要的意义。
2010年4月，w.Z.Zhuang等人研究了被动调Q的光子晶体光纤激光器。该研究小组采用55cm保偏掺镱光子晶体光纤作为工作物质YAG晶体为饱和吸收体，其后使用高反腔作为反馈，实现了被动调Q的光子晶体光纤激光器。当泵浦功率为142W时，最大脉冲能量可高达6301aJ、脉宽为36ns、重复率为5.6 kHz。
3 结束语
光子晶体光纤由于其特殊的光学特性和灵活的结构设计，可具备大数值孔径、大模场面积、高增益等优点，克服了常规光纤激光器不能同时满足高功率和高光束质量的矛盾。本文介绍的光子晶体光纤激光器的最新进展，充分证明了其在实现高功率激光器方面的巨大优势。可预测随着光子晶体光纤结构的不断完善，制作工艺及泵浦技术的日趋成熟，光子晶体光纤激光器将有更大的发展空间和广阔的应用前景。