[實用新型]一種全光纖結構980nm波段高功率光纖振蕩器

有效

• 申請號: 202022705205.3
• 申請日: 2020-11-20
• 公開（公告）號: CN213636601U
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 曹澗秋;陳毛妮;李昭德;劉愛民;杜赫庭;田源;黃值河;陳恒;陳子倫;王小林;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;H01S3/08;H01S3/094;H01S3/0941
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 陳暉

本實用新型公開了一種全光纖結構980nm波段高功率光纖振蕩器，目的是解決研發成本高、制作難度大問題；本實用新型由增益模塊、兩個泵浦模塊、兩個包層光濾除器、兩個光纖光柵和輸出耦合端組成；增益模塊由兩個光纖泵浦合束器和雙包層摻鐿光纖組成；光纖泵浦合束器將泵浦光耦合到雙包層摻鐿光纖中，對雙包層摻鐿光纖中的鐿離子泵浦，產生980nm波段的光場；光纖泵浦合束器包含多個泵浦光輸入端；泵浦模塊中的泵浦子模塊是尾纖輸出900～960nm波段的半導體激光器；包層光濾除器由包層光濾除器或多個子包層光濾除器串聯而成；光纖光柵中心波長為970～985nm波段。本實用新型具有50W量級功率輸出能力，結構簡單，成本低。

技術領域

本實用新型涉及一種光纖振蕩器，尤其涉及一種工作波段在980nm附近(975nm～985nm)的低研制成本、結構簡單的全光纖結構高功率光纖振蕩器。

背景技術

980nm波段光纖激光器是一種新型波段光纖激光器，與980nm波段的半導體激光器相比，具有亮度高、波長穩定性好等優勢，作為泵浦光源，不僅在稀土摻雜光纖激光器領域具有廣泛的應用前景，而且通過頻率轉換，可獲得新型波段激光，因此，得到了廣泛關注。

目前，可用于980nm光纖激光器的增益光纖是摻鐿光纖，摻鐿光纖也是現階段高功率光纖激光器的常用增益光纖；但是，與常規波段(1030nm～1090nm波段)摻鐿光纖激光器相比，實現高功率980nm波段光纖激光器的難度更大，這是由鐿離子的能級特性決定的。鐿離子的能級結構決定了980nm摻鐿光纖激光器是一個三能級激光器，具有較高的泵浦閾值，放大自發輻射效應也非常嚴重。因此，基于現有的常規波段(1030nm～1090nm波段)摻鐿光纖激光器方案很難滿足980nm波段光纖激光器的設計要求。

現階段，最具功率提升潛力的方案，是專利號為“ZL201710102903.4”的“全光纖結構980nm波段高功率光纖振蕩器”提出的基于雙包層摻鐿光纖的980nm波段光纖振蕩器方案，該方案通過采用雙包層摻鐿光纖，解決了纖芯泵浦帶來的泵浦功率受限問題，同時，通過提高雙包層光纖的纖芯包層比(大于等于30％)，保證了光纖振蕩器的泵浦效率。利用該方案可獲得千瓦量級的980nm波段激光輸出。雖然該方案較前期方案有了明顯的簡化，不過，該方案也存在一些問題，首先，大纖芯包層比的雙包層摻鐿光纖的拉制是比較困難的，往往需要定制，且生產難度較大，周期較長，這大大增加了該系統的研制成本；再者，雙包層光纖的結構變化，也為無源光纖器件(如光纖光柵、模場適配器等)的研制帶來了較大的難度，現階段的商用產品無法滿足，同樣需要定制或自研，這也增加了該系統的研制成本。而研制成本的提升，無疑不利于該設計方案的推廣和商品化。

980nm波段光纖振蕩器的另一種方案主要采用單?；蛏倌借O光纖，通過纖芯泵浦的方式實現的。此類方案的問題在于：單?；蛏倌借O光纖纖芯的直徑和數值孔徑比較小，這極大地限制了泵浦光的耦合。目前，應用于該激光器系統的泵浦方式主要有兩種：一種是采用900nm～940nm波段的半導體激光器直接泵浦，這種方案受限于半導體激光器的亮度，振蕩器的輸出功率只能達到瓦量級；另一種泵浦方案是利用920nm～940nm波段的光纖激光器(如：摻Nd光纖激光器)作為泵浦光源，以提升泵浦光源的亮度和功率，從而提高振蕩器系統的輸出功率。后者雖然能夠在一定程度上提升光纖振蕩器系統的輸出功率，但是，由于920nm～940nm波段的光纖激光器不僅增加了系統復雜性和成本，而且，920nm～940nm波段的光纖激光器本身就具有很大的研發難度，這也大大提高了該激光器系統的研發成本。

此外，專利號為ZL201310749840.3的“全光纖結構980nm波段復合腔單模光纖激光器”提出了980nm波段光纖激光器的復合腔方案，該方案通過拓展半導體激光器直接泵浦振蕩器模塊的數量，來提升整個激光器系統的輸出效率，從而在保證電光轉換效率的前提下實現了功率拓展。不過，該方案結構仍較為復雜，同樣存在研發成本高的問題。