[實用新型]一種大功率超寬帶波長掃描光纖激光系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201921949910.9
• 申請日: 2019-11-12
• 公開（公告）號: CN210577002U
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姚天甫;陳薏竹;張揚;李陽;宋家鑫;葉俊;許將明;冷進(jìn)勇;肖虎;黃良金;劉偉;周樸
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科技大學(xué)
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/094
• 代理公司: 長沙國科天河知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

本實用新型提供了一種大功率超寬帶波長掃描光纖激光系統(tǒng)，它包括波長可調(diào)諧種子源、波長可調(diào)諧泵浦源陣列、泵浦信號合束器、拉曼增益光纖和光纖端帽：波長可調(diào)諧種子源與泵浦信號合束器的信號輸入臂相連；波長可調(diào)諧泵浦源陣列分別接入泵浦信號合束器的各個泵浦輸入臂；泵浦信號合束器的輸出端與拉曼增益光纖的一端連接，拉曼增益光纖另一端連接光纖端帽；大功率超寬帶波長掃描光纖激光系統(tǒng)的波長掃描范圍大于900納米，典型值為1050納米至2000納米；該波長掃描范圍內(nèi)連續(xù)光輸出大于1千瓦。本實用新型同時采用波長可調(diào)諧泵浦源和種子源，利用放大器放大種子源，直至產(chǎn)生可調(diào)諧級聯(lián)拉曼光，實現(xiàn)超寬調(diào)諧范圍的同時將功率定標(biāo)放大。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型總體地屬于光纖激光器技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種大功率超寬帶波長掃描光纖激光系統(tǒng)。

背景技術(shù)

大功率光纖激光器在科研、國防、醫(yī)療、工業(yè)等諸多重要領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。應(yīng)用激光的本質(zhì)實際上是激光與物質(zhì)相互作用過程，而不同的應(yīng)用領(lǐng)域由于作用物質(zhì)不同，因此需要的激光波長不同。然而，受限于有限的增益帶寬，其發(fā)射波長往往固定在某一特定波長，數(shù)千瓦量級對應(yīng)的3dB帶寬往往不到十納米。隨著大功率激光應(yīng)用范圍的迅速拓展，常規(guī)的單一波長往往無法匹配最佳效果對應(yīng)的波長。為獲得最佳作用效果，不僅激光輸出功率需達(dá)到千瓦量級以上，還需要激光波長在較寬光譜范圍能夠連續(xù)切換以匹配不同作用物質(zhì)的最優(yōu)波長。因此，在面對此類應(yīng)用時，具有超寬帶波長掃描功能的大功率光纖激光有利于實現(xiàn)多個大功率光纖激光系統(tǒng)的高度集成化，能夠大大簡化激光系統(tǒng)，節(jié)約成本，提高效率。

然而，常規(guī)1微米波段千瓦量級光纖激光光源，由于稀土離子的增益范圍較窄，其調(diào)諧范圍僅為30-40納米，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到實際應(yīng)用的需求。目前，超寬光譜范圍激光主要通過非線性效應(yīng)方式實現(xiàn)，根據(jù)不同的非線性效應(yīng)一般分成兩類，一種是僅基于級聯(lián)受激拉曼散射的隨機光纖激光器，由常規(guī)1微米波段可調(diào)諧光纖激光泵浦，已經(jīng)實現(xiàn)了1.1-1.9微米光譜范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，但是最高功率僅有數(shù)十瓦量級。另一種是基于多個非線性效應(yīng)產(chǎn)生的超連續(xù)譜光源，其輸出光譜帶寬可至2.4微米以上，且功率能夠達(dá)到千瓦量級。然而，其光譜密度較低，某一特定波長的功率甚至不足十瓦。因此，目前尚未有能夠同時覆蓋1-2 微米超寬帶波長掃描功能的大功率光纖激光系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

為拓展現(xiàn)有千瓦級可調(diào)諧激光的光譜范圍，實現(xiàn)千瓦級具有超寬波長掃描功能的激光輸出，本實用新型提供一種大功率超寬帶波長掃描光纖激光系統(tǒng)及調(diào)諧方法，該系統(tǒng)波長掃描范圍覆蓋1-2微米，單一波長的連續(xù)激光輸出功率大于1千瓦。

為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實用新型的技術(shù)方案是：一種大功率超寬帶波長掃描光纖激光系統(tǒng)，它包括波長可調(diào)諧種子源、波長可調(diào)諧泵浦源陣列、泵浦信號合束器、拉曼增益光纖和光纖端帽：所述波長可調(diào)諧種子源與泵浦信號合束器的信號輸入臂相連；所述波長可調(diào)諧泵浦源陣列分別接入泵浦信號合束器的各個泵浦輸入臂；泵浦信號合束器的輸出端與拉曼增益光纖的一端連接，拉曼增益光纖另一端連接光纖端帽；所述大功率超寬帶波長掃描光纖激光系統(tǒng)的波長掃描范圍大于900納米，典型值為1050納米至2000納米；該波長掃描范圍內(nèi)連續(xù)光輸出大于1千瓦。

本實用新型的大功率超寬帶波長掃描光纖激光系統(tǒng)還包括隔離器，所述隔離器設(shè)置在波長可調(diào)諧種子源與泵浦信號合束器的信號輸入臂之間，和波長可調(diào)諧泵浦源陣列與泵浦信號合束器的各個泵浦輸入臂之間，隔離器是為了防止后向回光的影響，保護波長可調(diào)諧種子源和波長可調(diào)諧泵浦源陣列。

進(jìn)一步的，上述波長可調(diào)諧種子源、波長可調(diào)諧泵浦源陣列、泵浦信號合束器、拉曼增益光纖連接形成級聯(lián)放大器結(jié)構(gòu)；所述大功率超寬帶波長掃描光纖激光系統(tǒng)包括多于一組的級聯(lián)放大器結(jié)構(gòu)，所述多于一組的級聯(lián)放大器結(jié)構(gòu)依次串聯(lián)，最后連接端帽。多于一組是指兩組或兩組以上。

進(jìn)一步的，上述波長可調(diào)諧泵浦源陣列的波長調(diào)諧的范圍大于40納米，中心波長在0.9至1.1微米范圍內(nèi)。例如，調(diào)諧范圍從1020納米至1060納米，或者調(diào)諧范圍從1060納米至1100納米。