[發(fā)明專利]超聲誘導長周期光纖光柵調(diào)Q脈沖和連續(xù)兩用光纖激光器

有效

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• 申請日: 2013-04-22
• 公開（公告）號: CN103259170A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發(fā)明（設計）人: 馮選旗;馮曉強;齊新元;張堯;白晉濤;賀慶麗
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/11
• 代理公司: 西安恒泰知識產(chǎn)權代理事務所 61216
• 代理人: 林兵

技術領域

本發(fā)明屬于激光技術領域，具體涉及一種光纖激光器，特別是一種超聲誘導長周期光纖光柵調(diào)Q脈沖和連續(xù)兩用光纖激光器。

背景技術

在目前的激光技術領域中，光纖激光器以其體積小、效率高、穩(wěn)定性好、光束質(zhì)量好等優(yōu)點，發(fā)展十分迅速?，F(xiàn)有的調(diào)Q光纖激光器和普通的調(diào)Q激光器一樣，都是在激光諧振腔內(nèi)插入調(diào)Q器件，通過周期性的改變腔損耗，實現(xiàn)調(diào)Q激光脈沖輸出。

目前常用的調(diào)Q技術有聲光調(diào)Q、電光調(diào)Q、可飽和吸收體調(diào)Q、光纖邁克爾遜干涉儀調(diào)Q、光纖馬赫—曾特爾干涉儀調(diào)Q、光纖受激布里淵散射（SBS）調(diào)Q、主被動混合調(diào)Q等。但是，無論插入何種調(diào)Q器件，都會引入一定的插入損耗，從而影響峰值功率，特別是使用最廣泛的聲光調(diào)Q、電光調(diào)Q由于插入了分立元件會使得其有較大的插入損耗，即便是常用的帶有尾纖的光纖化的調(diào)Q器件依然有較大的插入損耗。

發(fā)明內(nèi)容

針對目前調(diào)Q技術中由于插入調(diào)Q器件均會不同程度的引入一定的損耗，本發(fā)明的目的在于，提供一種超聲誘導長周期光纖光柵調(diào)Q脈沖和連續(xù)兩用光纖激光器，該光纖激光器是在連續(xù)運轉(zhuǎn)的全光纖結(jié)構(gòu)的光纖激光器的有源光纖上施加一受超聲控制的外加具有空間周期性變化的機械力，使得光纖在周期性機械力的作用下產(chǎn)生周期性微彎，其作用相當于在光纖上形成一個長周期光纖光柵LPFG，其會導致某些波長的光發(fā)生模式耦合效應，如果這一波長恰巧與光纖激光器的激光波長相同，就會對激光產(chǎn)生較大損耗，使激光器的閾值升高，品質(zhì)因數(shù)Q值降低，光纖內(nèi)儲能增大，反轉(zhuǎn)粒子數(shù)大量積累，當瞬間撤去磁力，長周期光柵消失，激光器恢復到高Q值，儲能就以非常短的光脈沖釋放出來，形成激光巨脈沖。由于該光纖激光器中不插入調(diào)Q器件，因此完全無插入損耗。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術方案予以解決：

一種超聲誘導長周期光纖光柵調(diào)Q脈沖和連續(xù)兩用光纖激光器，所述激光器由兩部分構(gòu)成，第一部分是光纖激光器主體，包括全反射光纖光柵、雙包層摻雜光纖、波分復用器、泵浦源、輸出光纖光柵和輸出尾纖；其中，所述全反射光纖光柵、雙包層摻雜光纖、波分復用器的信號端、輸出光纖光柵和輸出尾纖首尾相連依次熔接，所述泵浦源的輸出端與波分復用器的泵浦端熔接；第二部分是超聲誘導長周期光纖光柵，包括固定支架、鋸齒形金屬板、壓電陶瓷、射頻電源和調(diào)節(jié)螺絲，其中，所述固定支架由相互平行的頂板和底板組成，頂板和底板通過側(cè)板固定，底板上設置多個由下向上穿過底板的調(diào)節(jié)螺絲；壓電陶瓷置于調(diào)節(jié)螺絲頂部，鋸齒形金屬板一面為平面、另一面鋸齒面，鋸齒形金屬板固定于壓電陶瓷上且其鋸齒面向上，雙包層摻雜光纖置于鋸齒形金屬板的鋸齒面上，且雙包層摻雜光纖的長度方向與鋸齒面上鋸齒周期長度一致；通過旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺絲調(diào)整鋸齒形金屬板的高度，使鋸齒面將雙包層摻雜光纖頂在固定支架的頂板下表面，壓電陶瓷連接射頻電源。

本發(fā)明還包括如下其他技術特征：

當所述壓電陶瓷通入直流電時，電致伸縮效應使得鋸齒形金屬板產(chǎn)生向上位移擠壓雙包層摻雜光纖，在雙包層摻雜光纖中形成周期性的微彎成為長周期光纖光柵；當壓電陶瓷不通電時，電致伸縮效應消失，形成巨脈沖輸出；當壓電陶瓷通入射頻電源時，射頻電源致使壓電陶瓷快速振動，在雙包層摻雜光纖中形成脈沖激光輸出。

所述全反射光纖光柵選擇中心反射率大于99%的全反射光纖光柵，輸出光纖光柵選擇中心反射率為5%-80%的光纖光柵。

所述鋸齒形金屬板的周期長度Λ根據(jù)式1計算得到：

λ=(neffco-neffcl)Λ]]>??????????（式1）

其中，為雙包層摻雜光纖的纖芯基模LP₀₁模的有效折射率，為雙包層摻雜光纖的內(nèi)包層模LP₀₂模的有效折射率。

所述鋸齒形金屬板的鋸齒周期數(shù)不小于80。