[實用新型]全光纖高效窄脈沖光纖激光器

無效

• 申請號: 201120087210.0
• 申請日: 2011-03-29
• 公開（公告）號: CN202042794U
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發明（設計）人: 孫小菡;萬洪丹;龔越
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/08;H01S3/121
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 湯志武

技術領域

本實用新型涉及一種全光纖高效窄脈沖光纖激光器系統，屬于稀土摻雜光纖激光器技術領域。

背景技術

光纖激光器（Fiber?Laser，簡稱FL）是以摻稀土元素光纖作為增益介質，在泵浦光作用下形成其激光能級粒子數反轉，結合諧振腔光反饋形成激光振蕩輸出。與其他傳統固體和氣體激光器相比，光纖激光器以增益介質光纖作為儲能單元，具有結構緊湊、轉換效率高、光束質量好、輸出波長范圍寬、環境適應性強等特點，在通信、傳感、工業、軍事和醫療等眾多領域都得到了廣泛應用，尤其是基于調Q技術的大功率、高能量輸出的脈沖光纖激光器。調Q技術的關鍵是高速光開關，通過它瞬間控制和改變激光器諧振腔的損耗值,在激光腔內迅速產生激光振蕩，使積累到較高程度的反轉粒子數能量在極短時間內釋放，實現窄脈沖寬度和高峰值功率的激光輸出。

諧振腔的損耗一般包括反射損耗、吸收損耗、衍射損耗、散射損耗等，對不同損耗進行控制構成了不同的調Q技術，目前常用的調Q方式包括：控制吸收損耗的飽和吸收體調Q，其不足之處是穩定性較差，產生脈沖具有一定隨機性，脈沖寬度和重復頻率不可調；控制衍射損耗的聲光調Q技術和控制反射損耗的電光調Q技術，后兩種方法通過在腔內置入聲光開關或者電光晶體實現Q值控制，雖然可以實現高重復頻率、窄脈沖寬度輸出，但是采用空間光路耦合方式帶來激光器腔內損耗過大并且對光路對準要求嚴格，限制了輸出光功率，并且成本很高，需要采用一種結構緊湊、低損耗的全光纖調Q技術以實現激光器輸出效率最優化，結構簡單化。

光纖激光器反饋腔通常采用線性干涉腔和環形腔結構。線性腔結構需要光纖嚴格控制光纖反饋端面反射系數或者以光纖光柵作為反射單元實現光反饋，技術要求復雜，容易受到環境溫度等因素的影響。由于泵浦光必須透過光纖一端的腔鏡進入光纖，高泵浦功率易對腔鏡膜產生損害。普通環形腔結構光纖激光器不使用反射鏡構成全光纖腔，由于激光腔長的限制，輸出為多縱模。因此，如何優化腔結構提高激光器輸出效率與模式等性能，成為關鍵問題。

實用新型內容

本實用新型的目的在于針對現有技術的不足，提出一種全光纖高效窄脈沖光纖激光器。該全光纖脈沖光纖激光器的諧振腔具有可調諧、高穩定性、高輸出效率、模式特性好的優點。

本實用新型采用以下技術方案：

一種全光纖高效窄脈沖光纖激光器，包括：由半導體激光泵浦源驅動模塊驅動的半導體激光泵浦源、光纖波分復用器、增益介質光纖、第一光隔離器、光耦合器、由光開關驅動模塊控制的帶尾纖光開關及第二光隔離器，半導體激光泵浦源的輸出端與光纖波分復用器的短波長輸入端連接，光纖波分復用器的輸出端依次通過增益介質光纖及第一光隔離器與光耦合器的輸入端連接，光耦合器的輸出端作為所述激光器的輸出端，帶尾纖光開關的一端通過第二光隔離器與光纖波分復用器的長波長輸入端連接，其特征在于，在光耦合器與帶尾纖光開關之間設有級聯干涉腔，且級聯干涉腔的輸入端與光耦合器的反饋輸出端連接，級聯干涉腔的輸出端與帶尾纖光開關的另一端連接。

本實用新型具有以下優點：

1、??采用復合腔結構，即環形激光腔內級聯干涉腔結構，通過干涉加強和腔內損耗控制作用，提高了激光器輸出效率，改善了輸出光模式特性，干涉腔內為空氣間隙，輸出光強不受環境溫度和應力的影響。

2、??腔內光開關和其他元件采用全光纖結構，耦合損耗小，結構緊湊，輸出效率高，穩定性好；

3、??以全光纖光開關作為調Q單元代替價格昂貴的晶體調Q技術，具有低插入損耗、低成本和高響應速率的優點；

4、??輸出高功率納秒寬度光脈沖，具有寬度和重復頻率可調的特點；

附圖說明

圖1為本實用新型提出的全光纖高效窄脈沖光纖激光器工作原理圖；

圖2為本實用新型使用的光纖干涉腔光纖端面微調控制裝置俯視圖；

圖3為本實用新型使用的光纖干涉腔光纖端面微調控制裝置側視圖；

圖4為本實用新型中的級聯光纖干涉腔內光傳輸原理圖；

圖5為本實用新型中級聯光纖干涉腔反射譜特性隨干涉腔空氣間隙變化的仿真結果圖，其中干涉腔空氣間隙d₁<d₂<d₃，減少干涉腔空氣間隙，增加干涉腔1550nm波長處反射系數；

圖6為本實用新型中級聯光纖干涉腔反射譜特性隨干涉腔個數變化的仿真結果圖，增加干涉腔個數，級聯干涉腔發射系數增加，反射譜帶寬減少；