在指导本科毕业设计“国产掺Yb光纤激光器研究”的过程中,启发学生运用激光原理知识对一些实验现象进行分析。激光器采用光纤端面直接泵浦方式,在光纤两个端面加了两块二色镜构成典型的F-P型谐振腔。图1、图2是在泵浦电流为2A、腔结构相同而光纤长度分别为10m和40m时激光器的纵模,从图可见,使用40m光纤得到的模式比使用10m光纤得到的模式多,模式竞争比较剧烈。这是由于它们之间的纵模间隔不同所产生的。从激光原理可知纵模问隔为:q=c／(2nL),其中n为工作物质的折射率,L为腔长,对于光纤激光器,其腔长即为所用的光纤长度。从公式可以看出光纤越长,纵模间隔越小,因此最终起振的模式较多。图3、4为使用10m长掺Yb光纤为工作物质,M1、M2分别为后腔镜时观察到的光谱。在泵浦电流较小的情况下,使用M1为后腔镜时模式竞争不剧烈;使用M2为后腔镜时模式竞争比较剧烈,主要振荡在两个模式上。腔镜M1与M2的最大分别是M1对泵浦光高透而 M2对泵浦光高反,这造成M1的带宽小于M2的带宽,这在一定程度上限制了增益带宽。增益带宽对模式竞争的影响如图5所示,g1、g2是两条增益带宽不同的曲线,其中g1的带宽较窄。对某一频率,如图中vq-1和vq+1模,对应g2增益时满足阈值条件能够起振;而对应g1增益时不满足阈值条件不能够起振。因此,使用增益带宽较窄的二色镜M1作为后腔镜能减弱模式竞争。通过分析,使他们加深了对激光形成的理解,掌握了一些利用所学知识对实际问题进行分析的能力,达到了学以致用的目的。