Définition : Un laser qui utilise une fibre optique dopée comme milieu de gain, ou un laser dans lequel la majorité de la cavité résonante laser est composée de fibre optique.
Les lasers à fibre désignent généralement les lasers qui utilisent des fibres optiques comme milieu de gain, bien que certains lasers qui utilisent des milieux de gain à semi-conducteurs (amplificateurs optiques à semi-conducteurs) et des cavités résonnantes à fibres puissent également être appelés lasers à fibre (ou lasers optiques à semi-conducteurs). En outre, certains autres types de lasers (par exemple, les diodes semi-conductrices couplées à des fibres) et d'amplificateurs à fibre sont également appelés lasers à fibre (ou systèmes laser à fibre).
Dans la plupart des cas, le milieu de gain est une fibre dopée aux ions de terres rares, comme l'erbium (Er3+), l'ytterbium (Yb3+), le thorium (Tm3+) ou le praséodyme (Pr3+), et doit être pompé par une ou plusieurs diodes laser couplées à la fibre. Bien que le milieu de gain des lasers à fibre soit similaire à celui des lasers à solide, les effets de guide d'ondes et les petites zones de mode effectif donnent lieu à des lasers aux propriétés différentes. Par exemple, ils ont généralement un gain laser élevé et des pertes de cavité résonnante. Voir les termes laser à fibre et laser à corps.
Cavité résonnante laser à fibre
Afin d'obtenir une cavité résonante laser à l'aide d'une fibre optique, certains réflecteurs peuvent être utilisés pour former une cavité résonante linéaire ou un laser à anneau de fibre peut être fabriqué. Différents types de réflecteurs peuvent être utilisés dans la cavité résonante laser optique linéaire :
1. Dans une configuration de laboratoire, un réflecteur dichroïque commun peut être utilisé au niveau du port de fibre coupé verticalement, comme illustré dans la Figure 1. Cependant, cette solution ne peut pas être utilisée pour la production de masse et n'est pas durable.
2. La réflexion de Fresnel à l'extrémité de la fibre nue suffit à agir comme un coupleur de sortie pour le laser à fibre. Un exemple est donné dans la Fig. 2.
3. Il est également possible de déposer un revêtement diélectrique directement sur le port de fibre, généralement par évaporation. De tels revêtements offrent une grande réflectivité sur une large plage.
4. Pour les produits commerciaux, on utilise généralement des réseaux de Bragg sur fibre, qui peuvent être préparés directement à partir de fibres dopées ou en fusionnant des fibres non dopées avec des fibres actives. La figure 3 montre un laser à réflexion de Bragg distribuée (laser DBR) qui contient deux réseaux de fibres, et un laser à rétroaction distribuée qui existe là où il y a un réseau dans la fibre dopée avec un déphasage entre les deux.
5. Si la lumière sortant de la fibre est collimatée à l'aide d'une lentille et réfléchie à travers un réflecteur dichroïque, une meilleure gestion de la puissance peut être obtenue (par exemple, Figure 4). La lumière obtenue par le réflecteur aura une intensité considérablement réduite en raison d'une plus grande surface de faisceau. Cependant, un léger désalignement peut entraîner des pertes de réflexion importantes et des réflexions de Fresnel supplémentaires à l'extrémité de la fibre peuvent créer un effet de filtrage. Ce dernier peut être supprimé en utilisant des ports de fibre à coupe inclinée, mais cela introduit des pertes dépendantes de la longueur d'onde.
6. Un réflecteur à boucle optique peut également être formé (Figure 5), en utilisant un coupleur de fibre et une fibre passive.
La plupart des lasers optiques sont pompés par un ou plusieurs lasers à semi-conducteur couplés à des fibres. La lumière de pompage est couplée directement dans le cœur ou à haute puissance dans la gaine de pompage (voir Fibres à double gaine), comme expliqué plus en détail ci-dessous.
Il existe de nombreux types de lasers à fibre, dont plusieurs sont décrits ci-dessous.
