[發明專利]一種摻鐿光纖放大系統

在審

• 申請號: 201210519665.4
• 申請日: 2012-12-06
• 公開（公告）號: CN103855596A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 鞏馬理;閆平;郝金坪;張海濤;柳強;黃磊
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/094
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術領域

本發明涉及一種光纖功率放大系統，特別是一種以Yb:YAG(摻鐿釔鋁石榴石)激光器作為種子源的摻鐿光纖放大系統。

背景技術

摻鐿光纖激光/放大器因其較高的光轉換效率，而受到人們的廣泛關注并得到飛速的發展。但是，由于摻鐿光纖的吸收發射譜線較為固定，且摻鐿光纖在1060nm處具有較大的增益峰值，在其增益波段內的較短波激光就難以被激發出來。若要在摻鐿光纖中獲得1030nm～1050nm的激光，就需要抑制1060nm附近的增益幅值，這是較為困難的，而且即使可以激發出短波的激光，其帶寬也往往較大。另一方面，在諸如同帶泵浦等光纖激光系統的應用中，對于1030nm～1050nm波段的短波激光有著較大的需求。

在使用固體激光器作為光纖激光器的種子源方面，前人進行了一些研究。J.Limpert等人(High-power?femtosecond?Yb-doped?fiberamplifier)將Nd:glass(釹玻璃)激光器的輸出脈沖作為種子信號，在諸如摻鐿光纖中進行放大，但是作為種子被放大的脈沖信號在1060nm波段，不屬于前文闡述的摻鐿光纖的短波輸出范圍。Kangwen?Yang等人(Up?to85-W1030-nm?Fiber?Laser?Synchronized?to800-and1550-nmFemtosecond?Lasers?at79.5MHz)使用鈦寶石激光器作為種子源，從其輸出激光中濾出1030nm的激光注入摻鐿光纖放大器中。由于鈦寶石激光器的輸出中心在800nm波段，其在1030nm波段的輸出功率比例較低，用其作為1030nm信號的發射源，會帶來較大的功率損耗和效率損失。

發明內容

(一)所要解決的技術問題

本發明通過提供一種摻鐿光纖放大系統，解決了較短波激光難以激發的問題。

(二)技術方案

本發明提供一種摻鐿光纖放大系統，其特征在于，該系統包括：Yb:YAG激光器、光束耦合裝置和至少一級摻鐿光纖功率放大器，其中：

Yb:YAG激光器用于產生激光，作為摻鐿光纖功率放大器的種子源；

光束耦合裝置，用于對Yb:YAG激光器的輸出激光進行光束耦合，并注入至摻鐿光纖功率放大器中；

摻鐿光纖功率放大器，用于對通過光束耦合裝置注入的激光進行功率放大；

最后一級摻鐿光纖功率放大器的輸出光纖尾端熔接有端帽，作為摻鐿光纖放大系統的輸出端。

優選的，所述Yb:YAG激光器由第一泵浦裝置、Yb:YAG晶體和激光腔鏡組成；

所述摻鐿光纖功率放大器由第二泵浦裝置、泵浦耦合裝置和摻鐿光纖組成；第二泵浦裝置產生的泵浦光，通過泵浦耦合裝置耦合注入摻鐿光纖；摻鐿光纖對注入的種子源激光進行功率放大。

優選的，所述泵浦耦合裝置，為端面泵浦合束器、側面泵浦耦合器或分立式透鏡耦合裝置。

優選的，所述摻鐿光纖功率放大器的第二泵浦裝置產生的泵浦光，采用端面泵浦或側面泵浦方式注入摻鐿光纖功率放大器中的摻鐿光纖。

優選的，所述光束耦合裝置由分立式光學元件或分立式光學元件及無源光纖構成。

優選的，摻鐿光纖放大系統包括多個所述摻鐿光纖功率放大器，多個摻鐿光纖功率放大器之間采用光纖連接或分立式光學元件連接。

優選的，摻鐿功率放大系統包括多個Yb:YAG激光器；各個Yb:YAG激光器完全相同，或在輸出激光波長、輸出激光模式和/或輸出激光功率方面具有不同的參數。

(三)有益效果

1、本發明采用Yb:YAG激光器作為摻鐿光纖放大器的種子源，由于其在1030nm和1048nm波段具有較大的輸出峰值，從而大大降低了在摻鐿光纖中獲得1030nm或1048nm激光輸出的難度。

2、本發明中信號種子源注入的方式，可以很好地抑制摻鐿光纖中增益較大波段(長波)的激光輸出，從而在摻鐿光纖中獲得窄線寬的短波激光輸出。

3、本發明采用摻鐿光纖進行放大，可以在1030nm或1048nm等摻鐿光纖較難輸出激光的波段，獲得高功率的激光輸出。

4、本發明相較直接使用摻鐿光纖激發短波激光的方式，節省了一對光纖光柵，從而大大降低了搭建激光系統的成本。

5、本發明的系統結構穩定、可靠、易于實現，可廣泛應用于需要較短波激光輸出的各個領域。

附圖說明

圖1為摻鐿光纖功率放大系統的結構示意圖；

圖2為采用分立式光束耦合裝置將種子源注入摻鐿光纖放大器的摻鐿光纖放大系統；