[發(fā)明專利]基于可飽和吸收光纖的全光纖主動(dòng)調(diào)Q激光器

有效

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• 申請日: 2014-03-26
• 公開（公告）號: CN103904534B
• 公開（公告）日: 2018-01-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陶蒙蒙;陳紹武;葉錫生;馮剛;王平;閆燕;王振寶;楊鵬翎;馮國斌
• 申請（專利權(quán)）人: 西北核技術(shù)研究所
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/11
• 代理公司: 西安文盛專利代理有限公司61100
• 代理人: 李中群

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種全光纖主動(dòng)調(diào)Q激光器，尤其涉及一種基于可飽和吸收光纖的全光纖主動(dòng)調(diào)Q激光器。

背景技術(shù)

全光纖脈沖光纖激光器在通信、相干激光雷達(dá)以及大氣遙感等領(lǐng)域都有十分重要的應(yīng)用，尤其是在天基和空基應(yīng)用中。

調(diào)Q技術(shù)是激光器獲得脈沖輸出的一種重要方法。其基本原理是通過在諧振腔內(nèi)引入一定的周期性損耗，使得諧振腔在初始狀態(tài)時(shí)具有很高的損耗，腔內(nèi)增益小于損耗，不能產(chǎn)生激光振蕩；然后在適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻損耗降低，腔內(nèi)增益大于損耗，產(chǎn)生激光振蕩，于是就能產(chǎn)生了一個(gè)很窄的激光脈沖。當(dāng)腔內(nèi)損耗由外部驅(qū)動(dòng)源控制時(shí)，就稱為主動(dòng)調(diào)Q；否則，就稱為被動(dòng)調(diào)Q。目前最為普遍的調(diào)Q方式是利用可飽和吸收鏡(SESAM)、碳納米管以及石墨烯等裝置來實(shí)現(xiàn)對光纖激光器的被動(dòng)調(diào)Q。對傳統(tǒng)的聲光和電光調(diào)制晶體的光纖集成也使得聲光和電光調(diào)Q實(shí)現(xiàn)了全光纖結(jié)構(gòu)。近年來，基于可飽和吸收光纖的被動(dòng)調(diào)Q技術(shù)也獲得了研究人員的關(guān)注。

2009年，臺(tái)灣國立成功大學(xué)T.Tsai等人通過在摻鉺光纖激光器腔外加入一段摻鉺光纖作為可飽和吸收體，獲得了對摻鉺光纖激光器的被動(dòng)調(diào)Q(T.Tsai and Y.Fang.Saturable-absorber Q-switched all-fiber ring lasers,Opt.Express,2009,17(3):1492-1434.)。與傳統(tǒng)的被動(dòng)調(diào)Q方式相比，使用可飽和吸收光纖則可以使激光器的全光纖結(jié)構(gòu)更為簡單，實(shí)現(xiàn)真正意義上的全光纖結(jié)構(gòu)。但是，被動(dòng)調(diào)Q方式對激光器的重頻調(diào)制的控制性較差。因此，在對激光器重頻調(diào)制控制性要求較高的應(yīng)用領(lǐng)域就需要采用主動(dòng)調(diào)Q方式。

2009年，美國AdValue Photonics公司開發(fā)了基于預(yù)應(yīng)力和壓電陶瓷的機(jī)械式主動(dòng)調(diào)Q光纖激光器(J.Geng,Q.Wang,J.Smith,T.Luo,F.Amzajerdian,and S.Jiang.All-fiber Q-switched single-frequency Tm-doped laser near2μm,Opt.Letters,2009,34(23):3713-3715.)。但是，預(yù)應(yīng)力裝置和壓電陶瓷的使用破壞了激光器的全光纖結(jié)構(gòu)。2010年，澳大利亞麥考瑞大學(xué)的R.J.Williams研究組將摻鉺光纖激光器的高反光柵刻寫在一段摻鐿光纖上，通過使用調(diào)制的976nm半導(dǎo)體激光器對該高反光柵進(jìn)行泵浦實(shí)現(xiàn)了對該高反光柵布拉格反射中心波長的反射率調(diào)制，從而獲得了對摻鉺光纖激光器的主動(dòng)全光纖調(diào)Q(R.J.Williams,N.Jovanovic,G.D.Marshall and M.J.Withford.All-optical,actively Q-switched fiber laser,Opt.Express,2010,18(8):7714-7723.)。這是第一次嚴(yán)格意義上的全光纖主動(dòng)調(diào)Q光纖激光器。但是，受限于摻鐿光纖柵區(qū)緩慢的熱效應(yīng)，該裝置在重頻大于1Hz時(shí)，需要對柵區(qū)進(jìn)行主動(dòng)冷卻，使得該裝置結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單，無需外加應(yīng)力或輔助冷卻設(shè)備的全光纖結(jié)構(gòu)的主動(dòng)調(diào)Q激光器。

本發(fā)明的基本思路是在通過對可飽和吸收光纖的吸收特性進(jìn)行主動(dòng)調(diào)制，實(shí)現(xiàn)基于可飽和吸收光纖的全光纖主動(dòng)調(diào)Q激光輸出。裝置中包含一段增益光纖和一段可飽和吸收光纖，可飽和吸收光纖在增益光纖的發(fā)射譜范圍內(nèi)存在較寬的吸收。增益光纖在增益光纖泵浦源的泵浦下產(chǎn)生激光信號，激光信號被可飽和吸收光纖吸收。同時(shí)，通過可飽和吸收光纖泵浦源對可飽和吸收光纖進(jìn)行周期調(diào)制，從而實(shí)現(xiàn)對激光信號的主動(dòng)調(diào)Q。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案為：

基于可飽和吸收光纖的全光纖主動(dòng)調(diào)Q激光器，包括光纖激光器單元和主動(dòng)調(diào)Q單元；光纖激光器單元包括增益光纖、增益光纖泵浦波分復(fù)用器和增益光纖泵浦源；

主動(dòng)調(diào)Q單元包括可飽和吸收光纖、可飽和吸收光纖泵浦波分復(fù)用器、可飽和吸收光纖泵浦源和函數(shù)發(fā)生器，可飽和吸收光纖和可飽和吸收光纖泵浦波分復(fù)用器串接在光纖激光器單元的光纖鏈路中，可飽和吸收光纖的一端與增益光纖的非泵浦端相聯(lián)，另一端與可飽和吸收光纖泵浦波分復(fù)用器輸出端相聯(lián)，可飽和吸收光纖泵浦源通過可飽和吸收光纖泵浦波分復(fù)用器對可飽和吸收光纖提供泵浦光，函數(shù)發(fā)生器用于對可飽和吸收光纖泵浦源進(jìn)行電脈沖調(diào)制。

上述基于可飽和吸收光纖的全光纖主動(dòng)調(diào)Q激光器中，光纖激光器單元為線形腔結(jié)構(gòu)光纖激光器。

上述基于可飽和吸收光纖的全光纖主動(dòng)調(diào)Q激光器中，光纖激光器單元為環(huán)形腔結(jié)構(gòu)光纖激光器。