光纤激光器是以光纤基础，以掺杂各种不同稀土元素离子的掺杂光纤为增益介质，利用光纤的非线性自相位调制效应构成的一类激光器，它的基本结构与其他类型激光器相似，主要由泵浦源、掺稀土元素光纤、谐振腔等部件构成。光纤激光器与半导体激光器和其它类型激光器相比拥有很多的优势，主要表现在：

1．光纤激光器可以实现单模运行，具有极窄的谱线线宽，非常好的单色性、稳定性，方向性、光束质量好；2．光纤激光器可以实现波长转换，其实质是将泵浦源的波长通过掺杂光纤转换为其对应的激射波长。光纤激光器输出激光的波长由掺杂光纤中所掺稀土元素离子性质决定，与泵浦源的输出激光波长无关，因此，可采用对应于掺杂光纤吸收光谱的相对比较便宜的半导体激光器作为泵浦源，所以光纤激光器成本低、阈值低（几十毫瓦量级）、效率高；3．光纤激光器中，光纤既是激光介质又是光的导波介质。因为光纤激光器的圆柱形几何形状，所以容易耦合到传输光纤系统中，而且泵浦光的耦合效率很高，又因为光纤具有极好的柔绕性，光纤激光器可以设计得小巧灵活。4．因为光纤直径非常小，相同体积下的表面积很大，因此散热效率较高。这也是光纤激光器转换效率高，激光阈值低，能在不进行主动冷却的条件下保证连续稳定工作的原因。

光纤激光器可分为连续光纤激光器和脉冲光纤激光器两类。其中，调Q和锁模是获得脉冲激光的两种基本技术。近期的研究表明采用包层泵浦技术的调Q光纤激光器与采用其他泵浦技术光纤激光器相比，可将脉冲峰值功率提高一个数量级，脉冲能量也从微焦量级提高到毫焦量级。

声光调Q技术：

上图是一个典型的声光调Q光纤激光器，声光Q开关置于激光器谐振腔中。声光Q开关的开关时间(10-100ns)一般小于光脉冲建立时间，属快开关类型。由于开关的调制电压只需100多伏，所以可用于低增益的连续激光器，但是声光Q开关在1550nm波段衍射效率较低，约60%-80%，从而在1550nm光纤激光器中使用时具有消光比比较低或插入损耗大的缺点。但是对于1060nm包层泵浦Yb3+光纤激光器，声光Q开关除了插入损耗大以外，仍是常用的优质调Q器件。

通常是在光纤激光器中加入一个带尾纤的声光 Q 开关，构成全光纤调 Q 激光器。

所以产生脉冲输出的一种简单方法是在连续波激光器（CW）的输出端放置一个光开关（AO调制器），通过Q开关的打开和关闭，用户可以得到光脉冲。 Q开关的Q因子或品质因数描述了腔以驻波形式存储光能的能力。Q因子是空腔中包含的能量除以空腔中每一次往返过程中损失的能量。

即高损耗的空腔，每个周期消耗大量能量，具有较低的Q值。低损耗的空腔，每个周期的能量损耗很小，具有较高的Q值。且当Q开关闭合时，激光器停止工作。这意味着泵能量不会损失，是以激发原子的形式储存在活性材料中，或者在开关突然打开时以光的形式储存在一个短脉冲中。所有的存储能量都可以恢复，产生比平均功率高很多倍的峰值功率。因此假设在激光泵浦被开启时，施加RF信号，将激光腔通量的一部分衍射出腔。此时腔的Q是低的，高损耗导致激光不会发生。来自泵浦源的能量瞬间沉积在介质的高能级上。当粒子反转处于其最高水平时，关断RF信号，开关打开，腔损耗减少激光振荡将迅速开始，并且将存储的能量在单个脉冲中发射。粒子反转数降低到低于阈值的程度，激光停止。重复这一过程可得到稳定的输出。

声光Q开关能够承受非常高的激光功率。

AA 声光开关

MT110-IR20-FIO 1000-1100 Fiber: SM, PM Rise/fall time: 20 ns Carrier frequency: 110 Insertion Losses: Nom 2.5 dB Laser Power: 5 W

MT80-IR60-FIO 1000-1100 Fiber: SM, PM Rise/fall time: 60 ns Carrier frequency: 80 MHz Insertion Losses: Nom 1.5 dB Laser Power: 5 W

端口光纤尾纤型开关

MT80-IR60-3FIO 1000-1100 Fiber: SM, PM Rise/fall time: 60 ns Carrier frequency: 80 MHz Insertion Losses: Nom 2.5 dB (orders 0+1) Laser Power: 5 Watts Pigtailed orders: 0 +1st orders

来自《光纤传输系统中光纤激光器关键技术研究》白冰 吉林大学

《FIBER LASERS》  http://www.aaoptoelectronic.com/6en.aspx