[發明專利]一種高脈沖對比度的納秒光纖激光器

無效

• 申請號: 201310054941.9
• 申請日: 2013-02-20
• 公開（公告）號: CN103166094A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 梁崇智;曾和平;楊康文
• 申請（專利權）人: 廣東漢唐量子光電科技有限公司
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/08
• 代理公司: 中山市科創專利代理有限公司 44211
• 代理人: 謝自安

[技術領域]

本發明涉及一種高脈沖對比度的納秒光纖激光器，屬于激光技術領域。

[背景技術]

單脈沖能量在毫焦量級的納秒激光脈沖被廣泛用于電子、服裝、芯片制造領域，尤其在敏感金色塑膠剝漆、不銹鋼打彩、柔性陶瓷鉆孔等場合，對高脈沖對比度納秒光纖激光的需求尤為迫切。當前工業加工領域常用的納秒脈沖激光器主要有兩大類：聲光調Q納秒脈沖激光器和種子源振蕩主放大的MOPA結構脈沖激光器。

聲光調Q納秒脈沖激光器技術成熟，市場占有率高，但受限于Q開關的透過率和響應速度，脈沖時域不對稱，下降沿有數百納秒的拖尾，在激光器關斷狀態下仍有100mW左右的漏光，用于敏感材料加工時邊緣模糊，圖像有重影。現有的Q開關實際上是在體聲光晶體上增加光纖耦合，并非嚴格的全光纖器件，長期工作狀態下，耦合光纖與晶體連接處容易老化，聲光Q開關的長期穩定性仍需改進。

MOPA結構的納秒脈沖激光器具有脈沖寬度和重復頻率可調諧，脈沖形狀可控，參數可調范圍大等優點，但由于半導體種子源的輸出功率小，一般需采用多個放大器級聯的結構，成本高，系統相對復雜。在多級放大過程中，容易產生放大的自發輻射噪聲，造成直流光背景，劣化脈沖對比度，引起脈沖變形。同時，光纖中一些與長度相關的非線性效應，如受激拉曼散射，也隨光纖鏈路的增加而增強，嚴重時甚至燒壞光纖。

因此，有必要解決如上問題。

[發明內容]

本發明克服了上述技術的不足，提供了一種高脈沖對比度的納秒光纖激光器，通過光纖光柵、增益光纖、光纖環形鏡順次連接形成激光諧振腔，通過改變光纖環形鏡光纖圈偏振狀態，獲得輸出比靈活可調、脈沖寬度可變的諧振腔，實現高脈沖對比度的納秒激光輸出，其具有結構緊湊，時域拖尾小，長期穩定性好的優點。

為實現上述目的，本發明采用了下列技術方案：

一種高脈沖對比度的納秒光纖激光器，包括有泵浦激光器2，與泵浦激光器2相連接的用于驅動泵浦激光器2輸出所需泵浦光的脈沖調制電路1，低反射率的光纖光柵4，用于產生激光增益所需的粒子數反轉的增益光纖5，以及具有飽和吸收效應用于抑制脈沖后沿拖尾的光纖環形鏡6，所述光纖光柵4通過增益光纖5與光纖環形鏡6連接形成激光諧振腔，激光諧振腔上還設有用于將泵浦激光器2的泵浦光耦合注入激光諧振腔的合束器3，所述合束器3上設有一合束端、一泵浦光輸入端和一信號入射端，所述泵浦激光器2輸出端與合束器3泵浦光輸入端連接。

作為優化實施方案，所述合束器3設置在光纖光柵4遠離光纖環形鏡6的一端，合束器3的合束端與光纖光柵4連接，合束器3的信號入射端作為納秒脈沖輸出端。

作為優化實施方案，所述合束器3設置在光纖光柵4與增益光纖5之間，合束器3的合束端與增益光纖5連接，合束器3的信號入射端與光纖光柵4連接，光纖光柵4另一端作為納秒脈沖輸出端。

作為優化實施方案，所述增益光纖5與光纖環形鏡6之間還設有用于耦合輸出的光纖耦合器9，所述光纖耦合器9上設有一輸入端、一高耦合比輸出端和一低耦合比輸出端，光纖耦合器9的輸入端與光纖環形鏡6連接，光纖耦合器9的高耦合比輸出端與增益光纖5連接，光纖耦合器9的低耦合比輸出端作為納秒脈沖輸出端。

作為優化，所述光纖環形鏡6采用定向光纖耦合器，所述光纖耦合器兩輸出端口連接在一起形成光纖環形鏡6的環路部分。

作為優化，在光纖環形鏡6的環路部分還設有用于增加腔內非線性效應強度的光纖7和用于改變腔內的偏振狀態來改變輸出脈沖的脈沖寬度和功率的偏振控制器8。

如上所述的泵浦激光器2為半導體激光器。

如上所述的合束器3為波分復用器或高功率合束器。

如上所述的增益光纖5為摻稀土元素離子的單模或者雙包層增益光纖。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1、光纖環形鏡為全光纖器件，插入損耗小，性能可靠。

2、微秒量級泵浦脈沖在增益光纖的增益調制效應，以及光纖環形鏡飽和吸收效應的共同作用，獲得脈寬更窄、閾值更低、對比度更高的納秒脈沖。

3、光纖圈內傳播方向相反的兩束光波在光纖環形鏡輸出端口發生干涉作用，脈沖下降沿更陡峭，時域拖尾小。

4、改變光纖耦合器的耦合比，或者改變環形鏡的光纖圈偏振狀態，光纖環形鏡的反射和透射率、光纖環形鏡的開關時間等隨之改變，能獲得輸出比靈活可調，脈沖寬度可變的諧振腔。

[附圖說明]

圖1是本發明的實施例1結構原理圖。

圖2是本發明的實施例2結構原理圖。