[实用新型]掺稀土光纤棒超亮度单模激光器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高功率光纤放大器、高功率光纤激光器，特别是一种掺稀土光纤棒超亮度单模激光器。

背景技术

光纤激光器以其卓越的性能和低廉的价格，在光纤通信、工业加工、医疗、军事等领域取得了日益广泛的应用。尽管在实验室已经实现单个光纤输出超过1kW的单模激光，而且实现这种激光需要严格的条件，难以工程应用；但是随着激光技术应用的发展，以及材料加工、空间通信、激光雷达、光电对抗、激光武器等的发展，需要高功率、高质量、高强度和超亮度的激光，要求单模输出功率达到MW甚至GW量级。仅仅采用单模掺稀土纤芯的双包层掺稀土光纤激光器，由于单模掺稀土纤芯芯径小于10μm，受到非线性、结构因素和衍射极限的限制，承受的光功率密度有限，单模掺稀土光纤激光器纤芯连续波损坏阈值约1W/μm²[J.Nilsson，J.K.Sahu，Y.Jeong，W.A.Clarkson，R.Selvas，A.B.Grudinin，and S.U.Alam，“High Power Fiber Lasers：New Developments”，Proceedings of SPIE Vol.4974，50-59(2003)]，其光学损坏危险成为实现大功率单模光纤激光器的一大挑战。除了光学损坏外，由于大功率光产生的热也会损坏光纤，甚至会最终融化纤芯。有文献报道，铒镱共掺光纤激光器每米可产生100W热[J.Nilsson，S.U.Alam，J.A.Alvarez-Chavez，P.W.Turner，W.A.Clarkson，and A.B.Grudinin，“High-power and tunable operation of erbium-ytterbium co-dopedcladding-pumped fiber laser”，IEEE J.Quantum Electron.39，987-994(2003)]。

另一方面，在一般双包层光纤中，由于单模位于多模内包层的中心，对单模纤芯很难写入光栅以构成光学谐振腔，泵浦光耦合到双包层光纤中效率低。

实用新型内容

为了克服已有的传统双包层单模光纤激光器的输出单模激光功率有限以及随着光功率的增加，其输出光束质量变差，抗热差，以及传统双包层单模光纤激光器单模纤芯写入光栅难度大，泵浦光耦合到双包层光纤中效率低的缺点，本实用新型提供一种采用掺稀土光纤棒的光纤激光器，以实现大功率超亮度单模激光输出。这种光纤激光器具有制作设备简单，工艺简单、成本低，且泵浦光耦合到掺稀土光纤棒的简单且效率高的优点。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：一种掺稀土光纤棒超亮度单模激光器，它包括泵浦源、单模掺稀土光纤、掺稀土光纤棒；其中一个泵浦源对光纤光栅与单模掺稀土光纤构成的激光器进行泵浦。

另外一个泵浦源对掺稀土光纤棒进行泵浦，将光纤光栅与单模掺稀土光纤连接在一起，置入在掺稀土光纤棒包层或掺稀土光纤棒芯上刻的槽内，其中置入槽内的光纤光栅、单模掺稀土光纤部分或全部包层去掉，并对槽进行封装。

在掺稀土光纤棒包层上刻的槽，槽的底端面与掺稀土光纤棒芯中心的距离小于掺稀土光纤棒的1/2芯径+5μm。

在掺稀土光纤棒包层上刻的槽的形状为V字形、凹字形或任意形状，槽或贯穿整个光纤棒或存在于掺稀土光纤棒的一部分长度上。

本实用新型的有益效果具体如下：

所述掺稀土光纤棒超亮度单模激光器不需要外部调相装置，通过内部强耦合，使掺稀土光纤棒谐振在光纤光栅、单模掺稀土光纤构成的激光器产生的激光波长上，实现主动锁相，从而实现单模激光超亮度放大输出。掺稀土光纤棒超亮度单模激光器，由于掺稀土光纤棒芯层散热面积大，输出较高的功率，可以比单独使用单模掺稀土纤芯单模输出高万倍以上的功率，同时，由于掺稀土光纤棒谐振在光纤光栅与单模掺稀土光纤构成的激光腔产生的激光波长上，使得这种激光器不会降低输出激光的质量，同时实现了单模激光超亮度大功率输出。

附图说明

图1为实施方式一的掺稀土光纤棒超亮度单模激光器主视图。

图2为图1的A—A剖面图。

图3为实施方式二的掺稀土光纤棒超亮度单模激光器主视图。

图4为图3的B—B剖面图。

图5为实施方式三的掺稀土光纤棒超亮度单模激光器主视图。

图6为图5的C—C剖面图。

图7为实施方式四的掺稀土光纤棒超亮度单模激光器主视图。

图8为图7的D—D剖面图。

图9为实施方式五的掺稀土光纤棒超亮度单模激光器主视图。

图10为图7的E—E剖面图。