早在1976年，就有光纖中產生超連續譜的報道，但是由于缺乏高功率脈沖光纖激光器和更有效的高非線性光纖，超連續譜激光光源研究進展緩慢。光子晶體光纖(PhotonicCrystalFiber，PCF)的發明和脈沖光纖激光器的性能提升，極大地促進了超連續譜的飛速發展。PCF具有非線性系數高、色散靈活可調等優良特性，非常適合超連續譜的產生。1996年PCF成功制備，2000年貝爾實驗室Ranka等報道了基于PCF的超連續譜激光實驗研究，獲得了光譜覆蓋400～1500nm的高光束質量超連續譜光源，自此開啟了超連續譜光源研究的新春天，該領域成為新的研究熱點。經多年發展，超連續譜的產生已有多種解決方案，在泵浦選擇上有連續波激光、納秒激光、皮秒激光、飛秒激光等，產生超連續譜的非線性介質有PCF、普通光纖、增益光纖、軟玻璃光纖等，超連續譜激光的光譜范圍可以輕易覆蓋可見至近紅外波段，還可延伸至紫外、中紅外波段，甚至遠紅外波段。超連續譜光源也獲得了諸多實際應用，如光纖通信、精密時間及頻率測量、光學相干層析成像和非線性光譜學等。本文重點介紹以光纖為非線性介質的超連續譜研究進展情況。光纖傳感技術始于1977年，伴隨光纖通信技術的發展而迅速發展起來的。EML激光光源工作原理

激光的產生機理可以溯源到1917年愛因斯坦解釋黑體輻射定律時提出的假說，即光的吸收和發射可經由受激吸收、受激輻射和自發輻射三種基本過程。激光的產生需要滿足三個條件：粒子數反轉、諧振腔反饋和滿足閾值條件。通過受激吸收，使處于高能級的粒子數比處于低能級的越多（粒子數反轉），還需要在有源區兩端制作出能夠反射光子的平行反射面，形成諧振腔，并使增益大于損耗，即相同時間新產生的光子數大于散射吸收掉的光子數。只有滿足了這三個條件，才有可能產生激光。EML激光光源工作原理光纖傳感系統主要由激光器、傳輸光纖、傳感元件或調制區、光檢測等部分組成。

光子晶體光纖(PCF)具有可控的零色散點波長和高的非線性系數,被用于非線性光學方面。而其大模面積和無截止單模的設計,有效地克服了常規光纖的缺陷,可明顯改善光纖激光器的某些性能。因此,研究PCF產生超連續譜及PCF激光器,具有重要的學術價值和實際應用價值。作為一種比較新型的激光晶體,Nd:GdVO4晶體除了具有Nd:YVO4晶體的優點之外,它的熱導率也稍高于Nd:YAG晶體,被認為是一種在高功率全固態激光器領域很有發展前景的激光晶體。本論文的主要內容及創新點概括如下:對光子晶體的概念、原理、特性、分類、制備方法、計算方法、應用和前景進行了比較系統的綜述;簡要介紹了光子晶體光纖的特點、種類、制作方法、研究現狀及其潛在應用價值。采用光參量放大器泵浦2.5米保偏PCF獲得了超過兩個倍頻程(300nm-1350nm)的超連續譜,在1.5(m-1.8(m范圍內也觀察到了弱的光譜峰,OH離子的吸收造成了在1.4(m左右的光譜凹陷;采用鎖模鈦寶石飛秒激光器泵浦2米非線性PCF獲得了譜寬為390nm-1370nm的超連續譜。在800mW的輸入功率下得到了超連續譜的輸出功率為60mW;采用鈦寶石放大器泵浦保偏PCF得到了譜寬為380nm-1750nm的超連續譜,帶寬超過了兩個倍頻程。

波長可調諧光源基于熱光效應和電光效應實現波長調諧，內部集成溫度控制和光隔離器，具有良好的波長穩定性和長期可靠性，按照波長調諧方式分為連續可調和ITU間隔可調。具有高輸出功率，調諧范圍寬，單模或保偏輸出，連續或者步進調諧等產品特點。波長范圍為1529.16~1567.13nm。波長可調諧激光器可以根據需要進行光波長的改變，改變波長的方法之一是通過改變注入電流，使發光材料的折射率發射改變，從而在一定范圍內改變和控制激光器的輸出波長，其主要考慮的性能指標是波長調諧速度和波長調諧范圍。激光器光束指向穩定性包括俗稱的光束抖動和漂移，主要源于諧振腔振動和溫度變化。

現在，用于臨床的激光器大多是氬離子激光器、二氧化碳激光器和YAG激光器，但通常它們光束質量不高，具有非常大的體積，需要龐大的水冷系統，并且安裝和維護非常麻煩，而這些恰恰是光纖激光器可以彌補的。因為水分子在2μm有一個吸收峰，將2μm光纖激光器用作外科手術工具可以實現快速止血，減少手術對人體組織的破壞。超快光纖激光器是目前活躍的研究領域之一，其在醫療領域也有十分重要的應用。目前，生物醫學**已將它作為超精密外科手術刀，用于手術，既能減少組織損傷又不會留下手術后遺癥，甚至可對單個細胞動精密手術或者用于基因療法。人們也在研究如何將飛秒激光用于牙科。另外，利用其超短脈沖，醫學研究者們也研究其在醫學成像方面的應用。隨著各種研究的深入，用于醫療的光纖激光器需求也必將迅速增加。光纖由三個基本同心元件組成：芯、包層和外涂層。EML激光光源工作原理

階躍折射率光纖的纖芯具有均勻的折射率，直到包層界面，折射率以階躍方式變化。EML激光光源工作原理

全光纖激光器的包層泵浦耦合技術對決定光纖激光器性能和水平具有不可估量的作用。用于大功率全光纖激光器的光纖泵浦耦合器件和光纖功率合成器件，均在很高的功率條件下使用，其耦合效率必須很高，損耗必須很小，承受的功率必須很大，并且，輸入光的路數還需要盡可能的多。在如此眾多的極限條件要求下，制作的泵浦耦合器件和功率合成器件具有很高的難度，不過，實現的方式方法也多種多樣，這是一項富有挑戰性的技術。從大功率全光纖激光器的發展趨勢來看，還要求泵浦耦合器件在將泵浦光耦合到內包層的同時，盡量不影響和損害雙包層光纖的纖芯，因為只有這樣才能在不影響信號激光的產生和傳輸的情況下實現級聯泵浦，實現超大功率的輸出。本文認為，發展對纖芯影響很小的泵浦耦合技術是泵浦耦合器件的發展方向。對于光纖功率合成器件，所追求的目標就是不斷提高合成的光功率。EML激光光源工作原理

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