[發明專利]一種976nm摻鐿光纖調Q鎖模激光器系統

在審

• 申請號: 201310690348.3
• 申請日: 2013-12-16
• 公開（公告）號: CN103618204A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 李平雪;楊春;池俊杰;趙自強;姚毅飛;張光舉;胡浩偉
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/0933;H01S3/121;H01S3/098;H01S3/083
• 代理公司: 北京匯信合知識產權代理有限公司 11335
• 代理人: 王秀麗

技術領域

本發明涉及激光技術領域，特別涉及一種976nm摻鐿光纖激光器調Q鎖模系統。

背景技術

光纖激光器是近些年來激光領域研究的熱點之一，具有光束質量好，光光轉換效率高，體積小，結構簡單，可實現全纖化等優點，在激光加工、激光醫療、光通信及國防等領域都得到了廣泛的應用。

在眾多的摻雜光纖激光器中，摻鐿光纖激光器發展最為迅速，與其他摻雜光纖激光器相比，它不存在激發態吸收(ESA),不存在濃度淬滅效應和量子轉換效率高的優點，當前高功率的光纖激光器主要以四能級的摻鐿光纖激光器為主。準三能級摻鐿光纖激光器的輸出波長為976nm，976nm激光器是摻鉺光纖放大器的重要泵浦光源。隨著密集波分復用的頻道數的增加，對摻鉺光纖放大器輸出激光的功率提出了越來越高的要求，獲得高功率高光束質量976nm激光源就成為需要解決的關鍵問題之一。另外976nm激光通過倍頻還可以獲得488nm藍綠光的輸出，488nm藍綠波段是海水的窗口波段，在海底通信，海洋資源探測中具有重要應用。

在超快生物學、光通信等領域高峰值功率的超短脈沖光纖激光器具有非常重要的應用價值。調Q和鎖模是獲得短脈沖的兩種方法，分別用來滿足對高峰值功率和高分辨率脈沖的不同需要。將兩種技術結合在一起，就是調Q鎖模技術，同時具有更高峰值功率和高分辨率。調Q鎖模具體是指在調Q包絡下存在的鎖模脈沖序列，即鎖模脈沖的幅度被周期性調制。調Q鎖模狀態下，調Q包絡的周期一般是μs數量級，內部是一系列皮秒量級脈寬的超短鎖模脈沖。

發明內容

為了解決現有技術的問題，本發明提供了一種具有結構簡單，使用方便，且具有穩定好的976nm摻鐿光纖調Q鎖模激光器系統。

所述技術方案如下：

一種976nm摻鐿光纖調Q鎖模激光器系統，包括：抽運源和諧振腔，所述諧振腔為環形腔，其依次包括第一平凸透鏡、第一二色鏡、第二平凸透鏡、增益光纖、第二二色鏡、波片組、光隔離器、第三平凸透鏡、半導體可飽和吸收鏡和第四平凸透鏡，所述抽運源所產生的抽運光依次經所述的第一平凸透鏡、第一二色鏡、第二平凸透鏡進行耦合后進入所述的增益光纖進行抽運，抽運光抽運所述增益光纖所產生的受激輻射光由所述第二平凸透鏡準直后經第一二色鏡反射進入第二二色鏡，并依次到達所述的波片組、光隔離器、第三平凸透鏡和半導體可飽和吸收鏡上，反射回所述的光隔離器后通過其上的一個逃逸窗由所述第四平凸透鏡匯聚進入所述的增益光纖。

所述的抽運源為帶有尾纖的915nm半導體激光器。

所述的增益光纖為摻鐿大模場雙包層光子晶體光纖，其纖芯直徑為40μm，內包層直徑170μm，且具有六角形周期性排列的空氣孔。

所述的波片組包括四分之一波片和二分之一波片，所述的四分之一波片靠近所述第二二色鏡設置，所述的二分之一波片靠近所述的光隔離器設置。

所述的第一二色鏡上鍍有915nm高透膜和976nm高反膜，用于分離抽運光并獲取976nm激光。

所述的第二二色鏡鍍有976nm高透膜和1030nm高反膜，用于增加諧振腔內四能級激光的損耗。

所述的半導體可飽和吸收鏡在976nm附近的線性吸收率為50%，調制深度為30%，飽和通量60μJ/cm²，恢復時間為500fs。

聚焦在所述的半導體可飽和吸收鏡上的光斑尺寸為微米量級。

本發明提供的技術方案帶來的有益效果是：

A.本發明采用的增益光纖為摻鐿大模場雙包層光子晶體光纖，與傳統單模光纖和普通雙包層光纖相比，擁有靈活多變的結構和豐富的優越特性。雙包層結構能夠提高抽運光的耦合效率，同時無截止單模特性和大的模場面積降低了光纖中的非線性效應，能夠容忍更高的峰值功率，保證單模輸出的同時增強了鎖模時的穩定性；良好的散熱特性有利于超短脈沖的高功率輸出。使得激光振蕩器具有更強的靈活性，結構簡單，穩定性高。

B.本發明所提供的整個系統由帶有尾纖的915nm半導體激光器、摻鐿大模場光子晶體光纖、四分之一和二分之一波片組、光隔離器、半導體可飽和吸收鏡等組成。利用大模場雙包層光子晶體光纖無截止單模和非線性效應可控等優良特性，通過合理選擇光纖長度的方法來抑制四能級起振和重吸收效應，利用半導體可飽和吸收鏡對諧振腔內脈沖進行振幅調制，采用環形腔結構實現了準三能級976nm的調Q鎖模光纖激光器。本發明的光纖激光器可作為摻鉺光纖放大器的泵浦光源，廣泛應用于通信，倍頻后獲得488nm藍光可應用于海底通信，海洋資源探測等領域。

附圖說明