[發明專利]一種雙端輸出功率可調的線性腔全光纖激光振蕩器

在審

• 申請號: 201811181087.1
• 申請日: 2018-10-11
• 公開（公告）號: CN109038194A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 王小林;曾令筏;張漢偉;史塵;奚小明;韓凱;王澤鋒;許曉軍;周樸;司磊;陳金寶
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

一種雙端輸出功率可調的線性腔全光纖激光振蕩器，包括后向光纖光柵、增益光纖、前向光纖光柵經信號傳能光纖依次連接形成的激光諧振腔；還包括光纖耦合半導體激光器；泵浦信號合束器；信號傳能光纖；泵浦傳能光纖；前向、后向包層光濾除器；前向、后向輸出光纖端帽。其中后向光纖光柵和/或前向輸出光纖光柵的中心波長在線可調；光纖耦合半導體激光器輸出泵浦光經泵浦傳能光纖注入泵浦信號合束器，再經信號傳能光纖注入激光諧振腔中；激光諧振腔產生的激光可以從前后兩端輸出，再分別經前、后包層光濾除器從光纖端帽擴束輸出。通過對可調光纖光柵中心波長調節而改變前后向光柵在諧振腔中的有效反射率，可實現振蕩器前后兩端的輸出功率在線可調。

技術領域

本發明總體地涉及光纖激光器領域，尤其涉及一種雙端輸出功率可調的線性腔全光纖激光振蕩器。

背景技術

光纖激光器一般包括基于單諧振腔的激光振蕩器和基于主振蕩功率放大結構的激光放大器兩類。與主振蕩功率放大結構光纖激光器相比，全光纖激光振蕩器具有成本低廉、結構緊湊、控制邏輯簡單、性能穩定、抗反射回光能力強等優點，在工業加工中有著廣泛的應用。隨著應用領域的擴展，各行各業對激光器的成本控制要求越來越高。當前，工業中使用的高功率光纖激光器，為了保證激光器的有效起振，一般都采用由高反射光柵和低反射光柵構成的諧振腔實現激光輸出。高反射光柵端的激光全部被高反射光纖光柵反饋回振蕩器中，該端口不能有激光輸出。在許多對激光器輸出功率不高的應用場合，若同時需要兩路光源，那么則需要兩臺獨立的包括光學模塊、驅動電源、冷卻模塊和控制模塊的激光器。如果能夠在一套光學模塊、驅動電源、冷卻模塊和控制模塊實現兩臺激光器的功率輸出的功能，那么能夠極大地簡化激光器體積重量、降低系統成本。

目前，也有部分公開報道的類似雙端或者兩端口輸出的激光器。一類是在或化學固體激光器中，利用鏡片鍍膜實現不同端口的激光輸出。專利CN1437288A和文獻[一種泵浦雙向輸出固體環形激光器，光學技術，2005，第31卷，第1期，第44-47頁]采用環形腔結構，激光在環形腔內雙向傳輸，利用鍍半透半反膜的鏡片，將正反向傳輸的固體激光從不同角度入射到該鏡片中，從一個鏡片的兩個方向輸出。專利CN2398750Y同樣利用鍍半透半反膜的鏡片，將二氧化碳激光從諧振腔的兩個端面反射輸出。一類是利用透鏡耦合方式注入泵浦激光的空間結構光纖激光器，利用鏡片鍍膜實現不同端口的激光輸出。主要包括CN201210454175、CN201210454271、CN201220597110、CN201220597341、CN201310467967、CN201310467970、CN201310467968、CN201310467991、CN201310467992、CN201310468010等專利，該類激光器中，主要是在聚焦鏡上鍍部分反射和部分透射模，使得左右兩端都能有激光輸出。該兩類激光器中，都能一定程度實現兩個端口激光輸出，但是都采用空間鏡片對激光進行反射和耦合，使用前需要對各個鏡片進行精細調解，穩定性差，不適合魯棒性要求高的工業激光應用領域。

專利CN201710869709公開了一種雙向輸出的光纖激光器。該專利中，采用的增益光纖為雙芯光纖，幾何結構上，傳能光纖纖芯與增益光纖纖芯在光纖包層內非同軸平行設置，傳能纖芯用于傳輸泵浦光，有源摻雜纖芯用于傳輸激光；泵浦光從傳能光纖的纖芯注入，光纖光柵與增益光纖纖芯連接，信號光從增益光纖纖芯輸出。該結構中，由于泵浦光纖和增益光纖需要分離，在分離位置，光纖的涂覆層不可避免會一定程度破壞，使得激光器難以承受高功率輸出。此外，該結構中由于泵浦和信號激光不同軸芯，不能使用基于雙包層光纖的高功率光纖合束器，限制了泵浦激光注入功率。

上述現有振蕩器中，大部分振蕩器都只有單端口功率輸出功能；部分具有雙端口輸出功能的振蕩器中，但是無法改變激光器兩個端口輸出功率的大小；實際應用中，可能存在激光功率有一定要求的場合，尤其是需要高于前后某一單端口輸出功率時，現有方案則難以實現。

發明內容