[發(fā)明專利]主動(dòng)鎖相多芯相干包層泵浦大功率光纖激光器及制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710098511.1
• 申請(qǐng)日: 2007-04-19
• 公開（公告）號(hào): CN101237110A
• 公開（公告）日: 2008-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 寧提綱;延鳳平;童治;譚中偉;劉艷;陳根祥;裴麗;李堅(jiān);簡(jiǎn)水生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H01S3/00
• 分類號(hào): H01S3/00;H01S3/067;H01S3/08;H01S3/10;G02B6/02
• 代理公司: 北京市商泰律師事務(wù)所
• 代理人: 毛燕生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種主動(dòng)鎖相多芯相干包層泵浦大功率光纖激光器及制備方法，有源多芯包層泵浦光纖以及光纖光柵的定點(diǎn)寫入技術(shù)，尤其是主動(dòng)鎖相多芯相干包層泵浦大功率光纖激光器，屬于大功率激光器、特種光纖、光纖激光組束以及光電子器件領(lǐng)域。

背景技術(shù)

稀土摻雜光纖領(lǐng)域是當(dāng)前光學(xué)中一個(gè)嶄新的分支，稀土離子的增益特性結(jié)合光纖的優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展出了很多結(jié)構(gòu)緊湊、效率高的器件，特別是稀土摻雜光纖激光器得到了前所未有的高速發(fā)展。摻鐿包層泵浦光纖激光器可以實(shí)現(xiàn)高功率高光束質(zhì)量的激光輸出，是當(dāng)前國(guó)際上研究的一大熱點(diǎn)。

高功率光纖激光器將半導(dǎo)體激光器泵浦技術(shù)和雙包層光纖摻雜制造技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來，吸收兩者優(yōu)勢(shì)，將高功率、低亮度、廉價(jià)的多模LD光通過泵浦雙包層光纖結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)高亮度、衍射受限的單模激光輸出，大大提高了耦合及轉(zhuǎn)換效率，增加了輸出激光功率。光纖激光器只消耗相當(dāng)于1％的燈泵激光器所需電能，同時(shí)其效率是半導(dǎo)體泵固體激光器(Nd激光系統(tǒng))的兩倍以上。更高的效率、更長(zhǎng)的使用壽命、更少的維護(hù)結(jié)合起來使得光纖激光器擁有者的成本富有極強(qiáng)的吸引力。

光纖激光器以其卓越的性能和低廉的價(jià)格，在光纖通信、工業(yè)加工、醫(yī)療、軍事等領(lǐng)域取得了日益廣泛的應(yīng)用。盡管在實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)實(shí)現(xiàn)單個(gè)光纖輸出超過1kW的單模激光，但是隨著激光技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展，以及材料加工、空間通信、激光雷達(dá)、光電對(duì)抗、激光武器等的發(fā)展，需要高功率、高質(zhì)量、高強(qiáng)度的激光，要求單模輸出功率達(dá)到MW甚至GW量級(jí)；由于受到非線性、結(jié)構(gòu)因素和衍射極限的限制，且隨著功率的增加，光束質(zhì)量變差。因此需要組束技術(shù)，實(shí)現(xiàn)大功率、高質(zhì)量的激光輸出。

激光組束分為相干組束和非相干組束。非相干組束是通過多個(gè)相近激光波長(zhǎng)在近場(chǎng)或遠(yuǎn)場(chǎng)獲得光場(chǎng)的疊加，可以提高激光亮度，但是光束質(zhì)量嚴(yán)重變差，且效率低下。

多路激光束通過相干疊加，輸出很亮的激光，同時(shí)光束的M²因子保持不變，因此利用光纖激光器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、使用靈巧采用相干組束實(shí)現(xiàn)大功率高質(zhì)量的激光，在光電對(duì)抗和導(dǎo)彈防御等軍事、大型設(shè)備精密加工工業(yè)以及核聚變點(diǎn)火中發(fā)揮重要作用，使得光纖激光相干組束受到廣泛的重視，具有廣闊的市場(chǎng)前景。

多芯光纖自組裝：一根共用的內(nèi)包層中類光子晶體樣排列多個(gè)摻雜單模光纖，這些纖芯直徑和摻雜參數(shù)相同，芯芯之間距離為微米量級(jí)，同時(shí)芯芯排列成環(huán)形、矩形等規(guī)則幾何形狀，泵浦光對(duì)所有的纖芯同時(shí)泵浦，在光纖的輸出端就可以獲得多路激光。多路激光束之間距離很近并且規(guī)則排列，在傳輸過程中各個(gè)芯內(nèi)的激光束通過瞬逝波產(chǎn)生耦合，實(shí)現(xiàn)被動(dòng)鎖相。這種自組織多芯光纖激光器，其各個(gè)纖芯的一致性要求及其苛刻，其同相位輸出是靠各個(gè)纖芯的參數(shù)的高度一致性來保證的，工藝實(shí)現(xiàn)及其困難，目前還沒有大功率光纖激光器用此類光纖的報(bào)道；而且被動(dòng)鎖相，某個(gè)芯的作用占主導(dǎo)是隨機(jī)的，容易造成波長(zhǎng)漂移及其功率波動(dòng)，不利于應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服已有的自組裝多芯被動(dòng)鎖相光纖激光器的不足，本發(fā)明提供一種主動(dòng)鎖相多芯相干包層泵浦光纖激光器及制備方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

一種主動(dòng)鎖相多芯相干包層泵浦光纖激光器制備方法，包括以下步驟；

截取適當(dāng)?shù)亩嘈竟饫w長(zhǎng)度，多芯光纖的一端鍍高反射率的膜，這種膜對(duì)于要激射的激光波長(zhǎng)是高反射的，但是對(duì)于泵浦光的波長(zhǎng)是全透過的；多芯光纖的另外一端，切割平整，在這一端中的一個(gè)纖芯中寫入光柵，光柵反射的波長(zhǎng)與鍍膜所高反射的波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)，一起構(gòu)成主諧振腔。

當(dāng)泵浦光耦合進(jìn)入多芯光纖時(shí)，主諧振的光纖增益系數(shù)高，在光柵波長(zhǎng)上實(shí)現(xiàn)振蕩激射激光，其它的纖芯通過協(xié)同耦合，諧振在主諧振的波長(zhǎng)上，整個(gè)多芯光纖產(chǎn)生的激光被主諧振腔鎖定，完成主動(dòng)鎖相。

一種主動(dòng)鎖相多芯相干包層泵浦光纖激光器，利用有源介質(zhì)制作纖芯，纖芯之間可以按照一定規(guī)律排列，也可以任意方式排列；纖芯之間距離在滿足協(xié)同耦合的情況下，可大可小；纖芯的數(shù)量可以根據(jù)需要可多可少。在多芯光纖的一端鍍膜；另外一端切割平整，只有其中的一個(gè)纖芯寫入光柵，與鍍膜面一起構(gòu)成主諧振腔，起主動(dòng)諧振鎖相的功能，不需要添加額外的鎖相反饋控制系統(tǒng)。

本發(fā)明的有益效果具體如下：

所述多芯光纖激光器不需要額外的相位控制器件。已有的主動(dòng)鎖相的多個(gè)光纖激光器組束，需要復(fù)雜的相干檢測(cè)，復(fù)雜的反饋控制系統(tǒng)來保證各個(gè)光纖激光器之間相位的一致。造成系統(tǒng)復(fù)雜，元件眾多，可靠性低，成本高。