[發明專利]基于增益調制技術脈沖激光種子的摻Yb光纖激光器

無效

• 申請號: 201010265376.7
• 申請日: 2010-08-24
• 公開（公告）號: CN101969172A
• 公開（公告）日: 2011-02-09
• 發明（設計）人: 沈永行;楊丁中
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/094;H01S3/131
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術領域

本發明涉及脈沖型摻Yb光纖激光器，尤其涉及一種基于增益調制技術脈沖激光種子的摻Yb光纖激光器。

背景技術

脈沖型摻Yb光纖激光器是目前實現大功率激光加工等應用的具有高峰值功率激光輸出的一種重要稀土離子摻雜激光器。由于Yb離子具有較簡單的二能級結構和較長的上能級熒光壽命(接近1ms)，不存在熒光上轉換效應，因此利于實現很高功率激光的輸出；其較長的上能級壽命有利于實現高功率的脈沖激光輸出。光纖激光器與固體、氣體激光器相比較有許多優點：具有更小的體積；具有大的表面積和體積比，散熱性更好，不需要龐大的水冷系統；具有更好的光束質量，能得到接近衍射極限的高功率激光輸出；較高的能量轉換效率；以及很高的長期工作穩定性。因此，當前摻Yb的雙包層光纖激光器已經較大規模地取代固體、氣體等傳統激光器應用于光纖通信、工業加工、國防軍事等領域。

脈沖型摻Yb光纖激光器一般采用兩種結構：法布里-珀羅腔(F-P腔)結構和MOPA結構。F-P腔結構的脈沖激光器，通過在腔內插入損耗調制的Q開關，可以實現脈沖激光輸出；但受器件性能限制，不利于大功率的激光輸出。MOPA結構利用高性能種子激光的功率放大，可以實現高性能的脈沖激光輸出，是當前實現高功率脈沖光纖激光器的主要技術。當前，通常所采用的MOPA結構脈沖型摻Yb光纖激光器的種子源主要包括全光纖化的聲光調Q光纖激光器和多級預放大的脈沖調制單模半導體激光器。全光纖化的聲光調Q光纖激光器雖然結構比較簡單，但是需采用帶尾纖的聲光調制器，生產成本以及價格相對較高，聲光調制器的長期穩定性也存在一定問題；多級預放大的脈沖調制單模半導體激光器需采用價格較為昂貴的可高速調制的單模半導體激光器，由于輸出功率過小，需經過一級或多級的預放大才能達到種子源功率要求，結構相對復雜，成本比前者更高。

發明內容

本發明的目的是克服其他脈沖型光纖激光器在成本和長期穩定性方面的不足，提供一種基于增益調制技術脈沖激光種子的摻Yb光纖激光器。

一種基于增益調制技術脈沖激光種子的摻Yb光纖激光器由脈沖調制的泵浦源、多模光纖合束器、高反射率光纖光柵、Yb摻雜雙包層光纖、低反射率光纖光柵、放大級泵浦源、多模光纖合束器、雙包層摻Yb光纖組成；脈沖調制的泵浦源通過光纖與多模光纖合束器、高反射率光纖光柵、Yb摻雜雙包層光纖、低反射率光纖光柵、光纖放大器泵浦源、多模光纖合束器、雙包層摻Yb光纖依次相連；將脈沖調制的泵浦源激光通過合束器耦合到Yb摻雜的雙包層增益光纖中，產生由高反射率光纖光柵、低反射率光纖光柵限定波長的脈沖激光，輸出的脈沖激光作為種子源，與放大級泵浦源通過多模光纖合束器耦合到雙包層摻Yb光纖中，經過功率放大后，獲得重復頻率可調的脈沖激光輸出。

另一種基于增益調制技術脈沖激光種子的摻Yb光纖激光器由脈沖調制的泵浦源、多模光纖合束器、高反射率光纖光柵、Yb摻雜雙包層光纖、低反射率光纖光柵、放大級泵浦源、多模光纖合束器、雙包層摻Yb光纖組成；脈沖調制的泵浦源通過光纖與多模光纖合束器、高反射率光纖光柵、Yb摻雜雙包層光纖、低反射率光纖光柵、雙包層摻Yb光纖、多模光纖合束器、放大級泵浦源依次相連；將脈沖調制的泵浦源激光通過合束器耦合到Yb摻雜的雙包層增益光纖中，產生由高反射率光纖光柵、低反射率光纖光柵限定波長的脈沖激光。輸出的脈沖激光作為激光種子源，耦合到雙包層摻Yb光纖中，多模光纖合束器將放大級泵浦源反向耦合到大模場直徑的雙包層摻Yb光纖，獲得重復頻率可調的脈沖激光輸出。

在所述的低反射率光纖光柵與光纖放大器泵浦源之間設有隔離器。所述的脈沖調制的泵浦源是一種重復頻率、脈沖寬度可控的高功率多模半導體激光器，工作波長在900～985nm、輸出功率為1～100W的帶尾纖多模半導體激光器。所述的高反射率光纖光柵和低反射率光纖光柵是一種在1020～1085nm波段具有反射率的光纖光柵，作為種子激光器的諧振腔。所述的雙包層摻Yb光纖是隨機偏振的Yb光纖或偏振保持的Yb光纖。