[发明专利]声光调Q掺镱全光纤激光器

说明书

技术领域

本发明涉及激光器件领域，尤其涉及声光调Q掺镱全光纤激光器。

背景技术

光纤激光器具有效率高、结构紧凑和携带方便等优点，在军事、工业、生物医学、非线性频率变换、遥感和空间通讯等领域有广阔的应用前景，它的研究已成为激光器件领域内非常活跃的方向。从目前情况看，调Q的光纤激光器的研究中，Q开关大致分为非光纤型Q开关和光纤型Q开关两类。非光纤型主要有声光Q开关，电光Q开关，被动可饱和吸收体Q开关和转镜Q开光等，非光纤型Q开关均为体Q开关，用于调Q光纤激光器时，谐振腔和其他光学组件多数是分立的，需要透镜和双色镜等元件辅助，由于体Q开关与光纤以及腔镜的耦合效率低，并且耦合时需要光学透镜，这样的调Q光纤激光器的实验装置比较复杂，光路对准误差敏感，系统的失调灵敏度相对较高。

全光纤化的调Q光纤激光器利用光纤型Q开关，是避免以上这些问题的根本途径。目前，光纤型Q开关主要又基于受激布里渊散射(SBS)效应的被动光纤Q开关，基于可饱和吸收光纤的被动光纤Q开关，基于光纤布拉格光栅(FBG)的调节耦合效率的光纤型Q开关和基于FBG磁弹性的光纤型Q开关。全光纤激光器的研究集中于SBS效应的被动调Q或者基于双光束干涉原理的主动调Q方面。但是，基于SBS效应或可饱和吸收光纤的被动调Q全光纤激光器存在重复频率不稳且不容易调节等缺点；基于双光束干涉原理全光纤激光器的Q开关仍然属于慢Q开关，因为它必须通过压电陶瓷改变两干涉臂的光程差实现谐振腔损耗的周期性调制，其调制电压相对较高，开关时间较长。其它主动调Q全光纤激光器的研究还处于探索阶段，主动光纤型Q开关的技术还很不成熟。

就目前情况看，主动调Q全光纤激光器的发展并不完善；所以，研究开发高性能的主动调Q全光纤激光器已成为调Q全光纤激光器发展的必然要求。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的在于，解决调Q开关光纤激光器中分立的组件结构带来的耦合效率低，失调灵敏度高，实验装置复杂等问题，提供一种实现全光纤化的声光调Q掺镱全光纤激光器。本发明采用的技术方案是，一种声光调Q掺镱全光纤激光器，包括：光纤光栅FBG、带尾纤的声光调制器AOM、多模耦合器、两个泵浦发光二极管LD、掺镱双包层光纤和输出尾纤；两个泵浦发光二极管LD分别通过多模耦合器的泵浦输入端、多模耦合器的输出端，将泵浦光耦合到掺镱双包层光纤中；多模耦合器的输出端和输出尾纤间接有掺镱双包层光纤；光纤光栅FBG通过带尾纤的声光调制器AOM连接到多模耦合器的信号端，并且和输出尾纤端面形成谐振腔；有交变的电压施加在声光调制器AOM上。

两个泵浦LD分别通过多模耦合器的泵浦输入端、多模耦合器的输出端，直接和掺镱双包层光纤相接，声光调Q掺镱全光纤激光器所有部件全为光纤部件。

带尾纤的声光调制器AOM的尾纤和多模耦合器的信号端焊接，多模耦合器输出端和掺镱双包层光纤相连接，实现全光纤结构。

带尾纤的声光调制器AOM为带尾纤的声光Q开关。

掺镱双包层光纤和输出尾纤之间接有一段单模光纤，用于实现声光Q开关和单模光纤中SBS效应进行混合调Q的掺镱光纤激光器的稳定脉冲输出，SBS是受激布里渊散射。

本发明可以带来以下效果：

在连续掺镱全光纤激光器基础上，利用带尾纤的声光Q开关，将调Q器件和光纤激光器整合，实现调Q掺镱激光器的全光纤化，提高了耦合效率，降低了光路对准误差的敏感性。并且，本发明利用声光Q开关上升下降时间均比较短，需要的调制电压低，脉冲周期稳定，衍射效率高的优点，大大提高了光纤激光器的稳定性及整体性能。

性能上，使用最高输出功率为4.5W的LD(4.5W-LD)和最高输出功率为25W的LD(25W-LD)同时泵浦，电流分别控制为5A和25A，总泵浦功率为8.47W，声光调Q重复频率为500Hz时，脉冲宽度为3μs，脉冲能量达到2.94mJ，并且实现了10Hz到100kHz范围内的可调节。优化了声光调Q掺镱全光纤激光器。

同时，本发明同时首次实现了光纤型声光Q开光和单模光纤中SBS效应进行混合调Q的掺镱光纤激光器。在谐振腔高反端串接一个带尾纤的声光Q开关的同时，在输出端接入一段单模光纤(如图2)，在重复频率为50kHz时候，获得了脉冲宽度150ns的稳定脉冲输出。

附图说明

图1是声光调Q的掺镱全光纤激光器结构示意图。

图2是光纤型声光调Q开光和SBS效应混合调Q的掺镱光纤激光器结构示意图。

图3是多模耦合器的结构示意图，DCF端为多模耦合器的输出端。