[實用新型]基于MOPA結構的全光纖化亞納秒脈沖激光器

有效

• 申請號: 201820059968.5
• 申請日: 2018-01-15
• 公開（公告）號: CN207719581U
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 田桂霞;卓壯;魏東
• 申請（專利權）人: 山東大學;昆山華辰光電科技有限公司
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/094;H01S3/11
• 代理公司: 昆山中際國創知識產權代理有限公司 32311
• 代理人: 段新穎

本實用新型公開了一種基于MOPA結構的全光纖化亞納秒脈沖激光器，包括預放大級光路結構和主放大級光路結構，預放大級光路結構是一種單級雙程的預放大結構，能夠節省增益光纖長度，增大光?光轉化效率，從而提高增益光纖對小信號的放大能力，保障亞納秒激光脈沖的高保真放大；且預放大級光路結構中，在寬帶光纖反射鏡和波分復用器之間連接有可調諧濾波器，可實現通帶寬度可調濾波，從而濾除單程放大的ASE光，有效避免因濾波器與種子源帶寬不匹配造成的損耗；且單模半導體激光器采用后向泵浦方式，可有效抑制ASE效應，同時提高輸出功率；本實用新型輸出功率高，放大級數少，結構緊湊，成本較低易于商業化生產。

技術領域

本實用新型涉及光纖激光器領域，特別是涉及一種雙向泵浦的高功率光纖激光器。

背景技術

隨著多模半導體激光器輸出功率的不斷提高、雙包層摻雜光纖的快速發展以及包層泵浦技術光纖熔接熱管理技術等關鍵技術的不斷突破，基于主振蕩功率放大MOPA結構的光纖激光器的輸出功率得到了極大的提高。光纖激光器具有轉換效率高、光束質量好、使用壽命長、維護費用低和體積小巧等優點，使得光纖激光器在材料加工、激光通信、光譜測量、醫學和軍事領域(激光測距、遙感)占有重要地位。脈沖光纖激光器相較于連續光纖激光器具有更窄的脈沖寬度和更高的峰值功率，現今平均功率幾十瓦、脈沖寬度100fs-100ns、重復頻率kHz-MHz的光纖激光器，已經廣泛應用于材料精密加工、激光打標等工業領域。光纖激光器脈沖寬度介于100ps-1ns之間我們稱之為亞納秒脈沖光纖激光器，與超短脈沖(小于100ps)光纖激光器相比，亞納秒脈沖光纖激光器具有更長的等離子體作用時間來實現加工材料的溶解。而與納秒級脈沖光纖激光器相比，由于具有相對較短的脈沖寬度，加工材料受熱影響區域相對更小，加工質量更好。

亞納秒脈沖激光器一般通過被動鎖模技術(重頻10MHz以上)或直接調制半導體激光器(1MHz以下)來實現，被動鎖模利用色散管理光纖展寬或者壓縮技術得到脈沖寬度為百皮秒的激光脈沖輸出，而色散管理光纖具有價格昂貴、熔接損耗大等缺點，而直接調制半導體激光器至亞納秒量級，具有脈沖寬度、形狀、重復頻率可調等優點，但輸出脈沖平均功率較低(一般小于1μW),在功率放大過程中容易出現ASE效應，從而限制放大器的放大效率，并且需要較長的增益光纖和多級MOPA放大才能達到目前工業應用要求，成本較高不利于商業化生產。

專利文獻CN 105098574 A公開了一種具有往返結構的脈沖光纖激光器，其針對窄脈寬種子源功率較小放大后信噪比較低的問題，采用往返機構來改善摻鐿雙包層光纖和多模泵浦源的預放大級的增益特性和噪聲特性，往返機構可使信號光往返回兩次經過摻鐿雙包層光纖放大，相當于同時增加了泵浦光的強度和增益光纖的長度，且通過窄帶反射鏡把大部分的噪聲直接濾除，有效增加了預放大級的信噪比，這種結構一定程度上克服了小信號放大困難、增益光纖過長的問題，但是，窄帶反射鏡與信號光的不匹配容易造成激光脈沖變形問題，嚴重影響激光器的使用，且其放大結構還有待進一步改進。

發明內容

為了解決上述問題，本實用新型提出一種基于MOPA結構的全光纖化亞納秒脈沖激光器，采用單程后向泵浦方式，克服了小信號脈沖放大過程中ASE光積累問題，大幅度提高了輸出功率，實現了高功率亞納秒激光脈沖的穩定輸出。

本實用新型的技術方案是這樣實現的：