[發明專利]自鎖模單頻全光纖激光器

有效

• 申請號: 202011153429.6
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112582865B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 唐玉龍;郝文惠;劉新星
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/108;H01S3/098;H01S3/0941
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

一種自鎖模單頻全光纖激光器，包括：泵浦源、光纖合束器、增益光纖、非線性光纖、光纖光柵和光纖斜角。本發明基于激光自吸收和受激布里淵散射光和激光相互作用實現激光脈沖調制，基于受激布里淵散射進一步壓縮線寬，同時實現單頻線寬、納秒級脈沖寬度、高平均功率、高信噪比的鎖模激光脈沖輸出。可輸出大于1W平均功率的高重頻窄線寬納秒脈沖激光，本發明采用全光纖結構，系統結構簡潔，穩定性好。

技術領域

本發明涉及自鎖模的脈沖激光，特別是一種自鎖模單頻全光纖激光器，該光纖激光器可以實現自鎖模、結構簡潔，可輸出大于1W平均功率的高重頻窄線寬納秒脈沖激光。

背景技術

目前，在光纖激光器中產生短脈沖的技術主要包括調Q、鎖模、增益開關，其中調Q和鎖模一般需要外加調制器件(或虛擬調制器件，如偏振旋轉鎖模)，不僅結構復雜、成本高，而且系統穩定性受到多種因素的影響，增益開關技術需要一個高功率的脈沖激光作為泵浦源，而且脈沖特性受限于增益介質的能級特性、容易產生附加脈沖、且脈沖寬度較寬；另外，常規的脈沖光纖激光器中激光譜線較寬(如鎖模的一般線寬大于1nm),而壓縮線寬需要采用復雜的選模技術，增加了系統的復雜性和制造成本。

結合傳統的光纖激光器鎖模技術和微腔選模技術，已經實現了窄線寬(100MHz量級)鎖模激光，但是這種微腔選模技術耦合效率低，難以實現高功率輸出，同時系統結構較復雜，穩定性易受環境影響。要實現高平均功率的窄線寬(單頻)脈沖光纖激光輸出，同時需要系統具備簡潔的結構和高穩定性，仍然有一定的技術挑戰性。

發明內容

本發明針對上述現有技術的不足，提供一種自鎖模單頻全光纖激光器，該激光器無需外加調制器件能產生納秒激光脈沖，還可以通過散射濾波實現線寬壓縮，不僅輸出功率高、線寬窄，而且結構簡潔、具有高穩定性，可輸出大于1W平均功率的高重頻窄線寬納秒脈沖激光，可以應用到激光探測、光譜測量、激光加工等領域。

本發明的技術解決方案如下：

一種自鎖模單頻全光纖激光器，特點在于其構成包括泵浦源、光纖合束器、增益光纖、非線性光纖、光纖光柵，上述部件連接關系如下：

所述的泵浦源與所述的光纖合束器的泵浦尾纖相連，所述的光纖合束器的右端信號纖與所述的增益光纖的左端相連，所述的增益光纖右端為斜角，所述的光纖合束器的左端信號纖與所述的非線性光纖的右端相連，所述的非線性光纖的左端與所述的光纖光柵的右端相連，所述的光纖光柵的左端切直角，所述的增益光纖的右端斜角提供弱反饋并作為激光輸出端口。

所述的泵浦源為激光二極管，中心波長為793nm或976nm,光纖芯徑105/125μm、數值孔徑為0.22，最大輸出功率大于10W。

所述的光纖合束器的信號纖為雙包層導能光纖，結構參數為10/130μm或11/125μm、NA＝0.15/0.46或0.075/0.46。

所述的增益光纖為摻銩雙包層光纖(10/130μm、NA＝0.15/0.46)或摻鐿雙包層光纖(11/125μm、NA＝0.075/0.46)，吸收系數為～3dB/m@793nm或～4.95dB/m@976nm，長度為小于2m。

所述的增益光纖右端的斜角為大于10度的斜角。

所述的非線性光纖為小纖芯直徑、高數值孔徑光纖，結構參數為2.4/125μm、纖芯NA＝0.41，長度大于20m。

所述的光纖光柵為窄帶光柵，中心波長為1950nm或1064nm，反射帶寬小于0.1nm，反射率大于99.5％。

與現有技術相比，本發明的技術優勢是；

該激光器無需外加調制器件能產生納秒激光脈沖，還可以通過散射濾波實現線寬壓縮，不僅輸出功率高、線寬窄，而且結構簡潔、具有高穩定性，可輸出大于1W平均功率的高重頻窄線寬納秒脈沖激光，可以應用到激光探測、光譜測量、激光加工等領域。