[發明專利]重復頻率可調摻銩鎖模光纖激光器

在審

• 申請號: 201611022703.X
• 申請日: 2016-11-15
• 公開（公告）號: CN106785831A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 王天樞;劉鵬;張鵬;張巖;馬萬卓;賈青松;李曉燕;姜會林
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/11
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所(普通合伙)22210
• 代理人: 劉慧宇

技術領域

本發明涉及一種基于非線性偏振旋轉效應的全光纖結構2μm波段重復頻率可調諧鎖模激光器，屬于激光器制造技術領域，該激光器可應用于激光三維成像、激光通信、遙感、激光雷達等諸多領域。

背景技術

光纖激光器閾值低，效率高，線寬窄，體積小，可調諧和性價比高，是目前最主要的激光技術之一。2μm摻銩光纖激光器輸出人眼安全波段激光，在雷達、激光醫療、光電對抗以及特殊材料加工等領域具有重要應用。2μm波段光纖激光器是目前最具前景的激光技術之一，在激光醫療，氣體檢測，自由空間光通信等方面具有廣泛的應用。運行在2μm波段的雙波長光纖激光器更因其在微波光子學、光器件檢測方面擁有獨特的優勢而逐漸受人們關注。

中國專利“一種具有寬重復頻率調諧范圍的小型化光纖飛秒激光器”，公開號為CN104638501A，該裝置結構如下：

一種具有寬重復頻率調諧范圍的小型化光纖飛秒激光器，其特征在于，包括基于混合鎖模機制的重復頻率可調摻鉺光纖激光器、重復頻率鎖定系統以及計算機控制系統，其中：

所述基于混合鎖模機制的重復頻率可調摻餌光纖激光器包括依次設置在泵浦源出射光路上的通過單模光纖連接起來組成環形激光腔的波分復用器、粘有壓電陶瓷的摻餌光纖、光隔離器、半導體可飽和吸收體、光學延遲線以及設置在光學延遲線的左右準直透鏡之間的非線性偏振旋轉器件，通過非線性偏振旋轉器件尋找最優的偏振狀態從而實現鎖模，鎖模激光以空間光輸出；所述重復頻率鎖定系統包括接所述空間光將其分為兩束的藕合器，以及依次設置于其中一束光路上的光電探測器，1:2的分光器，濾波器、放大器、相位探測器，比例積分器和高壓放大器；所述相位探測器；由一個混頻器和一個低通濾波器組成，該混頻器連接鎖定在鉚鐘上的本地振蕩器輸出的本地振蕩信號，放大器輸出的電信號與該本地振蕩信號進行混頻再由低通濾波器取出差頻信號，該差頻信號即誤差信號，誤差信號再通過比例積分器變為電壓信號，最終通過高壓放大器得到高壓信號，該高壓信號用于控制壓電陶瓷改變所述摻餌光纖激光器的腔長，從而抑制重復頻率的短期波動，使輸出激光的重復頻率穩定；所述計算機控制系統包括計算機和頻率計，頻率計接1:2的分光器輸出信號的一路以及鉚鐘將其頻率輸入至計算機，計算機還通過數據采集卡接收比例積分器的輸出，計算機通過判斷比例積分器的的輸出來對光學延遲線進行控制，實現所述摻餌光纖激光器腔長的增大或減小，補償輸出激光重復頻率的長期大范圍波動。在該發明具有寬重復頻率調諧范圍的小型光纖飛秒激光器中，可自動控制的光學延時線最大可以改變激光腔長約5.5cm，從而可以得到101.29MHz-103.02MHz的重復頻率調諧范圍。

然而，該結構有部分空間光傳輸，非全光纖結構的設計使得光纖需要與各種功能器件的自由空間耦合，這就需要增加一定數量的透鏡和光路對準調節機構，所以其易受外界環境干擾、實用性差。另外由于單純依靠壓電陶瓷改變激光器諧振腔長度較小，導致重復頻率可調諧范圍較小。

發明內容

本發明為了解決現有技術2μm波段重脈沖激光器重復頻率調諧范圍較窄，易受外界干擾的問題，提出了一種全光纖結構重復頻率可調摻銩鎖模光纖激光器，其得到276-312MHz的重復頻率可調諧范圍。

本發明采取如下技術方案：

重復頻率可調摻銩鎖模光纖激光器，其特征是，其由半導體激光器泵浦源、摻鉺光纖放大器、波分復用器、摻銩光纖、重復頻率調節器、壓電陶瓷驅動器、第一偏振控制器、第二偏振控制器、保偏隔離器、80:20的寬帶耦合器、90:10寬帶耦合器、模式鎖定組件及穩頻裝置組成；

半導體激光器泵浦源與摻鉺光纖放大器相接，摻鉺光纖放大器的輸出端與波分復用器的a端相連，將泵浦光注入到環形腔中；波分復用器的c端與與摻銩光纖一端相連；摻銩光纖的另一端與與重復頻率調節器的一端相連，壓電陶瓷驅動器作用在重復頻率調節器上；

重復頻率調節器的另一端連接第一偏振控制器，第一偏振控制器與保偏隔離器的輸入端相連；

偏振隔離器的輸出端與第二偏振控制器相連；第二偏振控制器與80:20寬帶耦合器的d端相連，80:20寬帶耦合器的e端與模式鎖定組件的一端相連，模式鎖定組件的另一端與波分復用器的b端相連接構成環形腔結構；80:20寬帶耦合器的f端與90:10寬帶耦合器的G端相連，90:10寬帶耦合器的H端與穩頻裝置相連，90:10寬帶耦合器的I端作為激光器的輸出端。