Definition: Ein Laser, der eine dotierte optische Faser als Verstärkungsmedium verwendet, oder ein Laser, bei dem der Großteil des Laserresonanzhohlraums aus optischen Fasern besteht.
Unter Faserlasern versteht man üblicherweise Laser, die optische Fasern als Verstärkungsmedium verwenden, obwohl auch einige Laser, die Halbleiterverstärkungsmedien (Halbleiter-Lichtverstärker) und Faserresonanzhohlräume verwenden, als Faserlaser (oder Halbleiter-Lichtlaser) bezeichnet werden können. Darüber hinaus werden auch einige andere Lasertypen (z. B. fasergekoppelte Halbleiterdioden) und Faserverstärker als Faserlaser (oder Faserlasersysteme) bezeichnet.
Das Verstärkungsmedium ist in den meisten Fällen eine mit Seltenerdionen dotierte Faser, wie Erbium (Er3+), Ytterbium (Yb3+), Thorium (Tm3+) oder Praseodym (Pr3+), und muss von einer oder mehreren fasergekoppelten Laserdioden gepumpt werden. Obwohl das Verstärkungsmedium von Faserlasern dem von Festkörperlasern ähnelt, führen Wellenleitereffekte und kleine effektive Modenflächen zu Lasern mit unterschiedlichen Eigenschaften. Beispielsweise weisen sie typischerweise eine hohe Laserverstärkung und Resonanzhohlraumverluste auf. Siehe die Begriffe Faserlaser und Body-Laser.
Faserlaser-Resonanzhohlraum
Um einen Laserresonanzhohlraum mit Hilfe einer Glasfaser zu erhalten, können einige Reflektoren verwendet werden, um einen linearen Resonanzhohlraum zu bilden, oder es kann ein Faserringlaser hergestellt werden. Im linearen optischen Laserresonanzhohlraum können verschiedene Arten von Reflektoren verwendet werden:
1. In einem Laboraufbau kann am vertikal geschnittenen Faseranschluss ein gewöhnlicher dichroitischer Reflektor verwendet werden, wie in Abbildung 1 dargestellt. Diese Lösung ist jedoch nicht für die Massenproduktion geeignet und nicht langlebig.
2. Die Fresnel-Reflexion an der Endfläche der blanken Faser reicht aus, um als Ausgangskoppler für den Faserlaser zu fungieren. Ein Beispiel ist in Abb. 2 dargestellt.
3. Es ist auch möglich, eine dielektrische Beschichtung direkt auf den Faseranschluss aufzubringen, normalerweise durch Aufdampfen. Solche Beschichtungen bieten eine hohe Reflektivität über einen weiten Bereich.
4. Für kommerzielle Produkte werden üblicherweise Faser-Bragg-Gitter verwendet, die direkt aus dotierten Fasern oder durch Verschmelzen undotierter Fasern mit aktiven Fasern hergestellt werden können. Abbildung 3 zeigt einen Distributed-Bragg-Reflection-Laser (DBR-Laser), der zwei Fasergitter enthält, und einen Distributed-Feedback-Laser, bei dem sich in der dotierten Faser ein Gitter mit einer Phasenverschiebung dazwischen befindet.
5. Wenn das aus der Faser austretende Licht mithilfe einer Linse kollimiert und durch einen dichroitischen Reflektor zurückreflektiert wird, kann eine bessere Leistungshandhabung erreicht werden (z. B. Abbildung 4). Das vom Reflektor empfangene Licht hat aufgrund der größeren Strahlfläche eine stark reduzierte Intensität. Eine leichte Fehlausrichtung kann jedoch zu erheblichen Reflexionsverlusten führen, und zusätzliche Fresnel-Reflexionen an der Faserendfläche können einen Filtereffekt erzeugen. Letzteres kann durch die Verwendung von Tilt-Cut-Faseranschlüssen unterdrückt werden, dies führt jedoch zu wellenlängenabhängigen Verlusten.
6. Mithilfe eines Faserkopplers und einer passiven Faser kann auch ein optischer Schleifenreflektor gebildet werden (Abbildung 5).
Die meisten optischen Laser werden von einem oder mehreren fasergekoppelten Halbleiterlasern gepumpt. Das Pumplicht wird direkt in den Kern oder mit hoher Leistung in den Pumpmantel (siehe Doppelmantelfasern) eingekoppelt, wie weiter unten ausführlicher erläutert wird.
Es gibt viele Arten von Faserlasern, von denen einige im Folgenden beschrieben werden.
