[發明專利]一種可調諧2微米脈沖光纖激光器

有效

• 申請號: 201310642038.4
• 申請日: 2013-12-03
• 公開（公告）號: CN103730821B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發明（設計）人: 徐劍秋;楊建龍;唐玉龍;王堯;李宏強;羅永鋒;王世偉;楊帥;顏碩
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;G02F1/39;H01S3/10
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司31213
• 代理人: 張澤純

技術領域

本發明涉及光纖激光器技術領域，特別是一種可調諧2微米脈沖光纖激光器。

背景技術

光纖激光器由于其結構緊湊、高增益、單模運轉、光束質量好等特點在通訊、微加工、等領域獲得了廣泛的應用。這其中，2微米光纖激光器由于其輸出波長接近羥基H-O的吸收峰，在醫療、雷達、光電對抗等方面有良好的應用前景。其中的一些應用需要激光器輸出具有一定重復頻率的脈沖序列，這就涉及到光纖激光器中的脈沖產生方法。

通常用于實現光纖激光器輸出脈沖的方法有四種，分別是鎖模、調Q、電調制和增益開關。其中鎖模主要用于產生飛秒脈沖，調Q和電調制則用于產生皮秒和納秒脈沖，而增益開關由于其腔長和泵浦源的限制通常只能獲得納秒脈沖。前兩種方法由于腔內鎖模或調Q元件的存在破壞了光纖激光器的緊湊性。電調制這一方法則由于直接獲得的功率過低無法應用，需要多級放大，使得系統結構非常復雜。增益開關則由于過分依賴于泵浦源的性能難以獲得高性能的輸出。此外，鎖模、調Q以及增益開關的輸出波長都因為受限于諧振腔的選頻而難以實現調諧，這也給應用帶來了困難。

發明內容

為解決上述提到的脈沖光纖激光器中存在的問題，獲得寬調諧范圍的脈沖激光器，本發明提出的一種可調諧2微米脈沖光纖激光器。

本發明的技術解決方案如下：

一種可調諧2微米脈沖光纖激光器，特點在于其構成包括：沿光路依次連接的帶輸出尾纖的脈沖泵浦源、一段單模無源光纖、帶通濾波器、隔離器和光纖放大器。

所述的各部件之間以纖芯對齊的方式相互熔接在一起。

所述的帶輸出尾纖的脈沖泵浦源的輸出波長在1500納米到1760納米范圍內、輸出脈寬為1到20納秒、峰值功率大于1千瓦。

所述的一段單模無源光纖的纖芯直徑小于10微米，長度大于10米。

所述的帶通濾波器的透過中心波長在1810納米到2170納米范圍內。

所述的光纖放大器的信號光波長在1810納米到2040納米之間為摻銩光纖放大器，信號光波在2040納米到2080納米之間為摻銩光纖放大器或摻鈥光纖放大器或銩鈥共摻光纖放大器，信號光波在2080納米到2170納米之間為摻鈥光纖放大器或銩鈥共摻光纖放大器。

所述的光纖放大器可為一級放大器也可為多級放大器。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

（1）利用了脈沖泵浦源輸出脈沖在單模光纖中傳輸時的非線性效應，產生了2微米波段的超連續譜。

（2）利用帶通濾波器選出在1810納米到2170納米間某一波段的超連續譜成分，用光纖放大器進行放大。由于超連續譜的時域特征與泵浦源的輸出類似，所以最終輸出的2微米脈沖也具有與泵浦脈沖序列相同的重復頻率和類似的時間波形。

（3）結構簡單、緊湊，并有寬于現有技術的波長調諧范圍，在醫療、光電對抗等領域具有廣闊的應用前景。

附圖說明

圖1為本發明可調諧2微米脈沖光纖激光器的結構示意圖。

圖2為本發明中的脈沖泵浦源輸出脈沖通過各元件后光譜的演化過程。

具體實施方式

下面結合實施例和附圖對本發明做詳細的說明，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。

請先參閱圖1，圖1為本發明可調諧2微米脈沖光纖激光器的結構示意圖。本實施例中帶輸出尾纖的脈沖泵浦源1為鉺鐿共摻光纖激光器，輸出中心波長1550納米，線寬5納米，脈寬為1納秒，峰值功率為2.5千瓦。通過一段單模無源光纖2（10米，本實例中為康寧公司的SMF-28e光纖）后，脈沖因非線性效應在光譜上展寬為超連續譜，波長范圍約為1400納米到2200納米，時間脈寬窄化為800皮秒。之后通過中心波長為2微米，帶寬10納米的透過式帶通濾波器3，這時脈沖的特征在時域上保持不變而在頻率域由于濾波作用只剩下2微米的成分。之后在通過光纖放大器5，本實例中為摻銩光纖放大器，進行放大。隔光纖隔離器4被用來防止由光纖放大器5產生的背向光打壞脈沖泵浦源1。通過調節帶通濾波器3的透過波長和帶寬，即可實現在1810納米到2170納米的調諧輸出。

圖2為本發明中的脈沖泵浦源輸出脈沖通過各元件后光譜的演化過程。由脈沖泵浦源1輸出的1550納米泵浦光通過一段單模無源光纖2后展寬為超連續譜，之后通過帶通濾波器3選出2微米成分，最后用光纖放大器5進行放大。