[发明专利]一种多波长被动调Q激光器

说明书

技术领域

本发明涉及激光被动调Q技术领域，具体涉及可同时输出两个或两个以上不同波长的光脉冲的被动调Q激光器。

背景技术

调Q激光器因其较高的脉冲功率和相对较短的脉冲宽度，在光通信系统、传感和医药领域有着潜在的应用前景，吸引了众多的关注。在调Q激光技术中，两种主要的方法有主动调Q和被动调Q。主动调Q激光器结构复杂，成本较高。相反，被动调Q激光器则展现了结构简单紧凑和低成本的技术优势。不同于一般的仅仅输出一个中心波长的被动调Q激光器，多波长被动调Q脉冲激光器可以同时输出两个或两个以上的不同中心波长的脉冲激光，这种激光器可以应用于光学传感、光信号处理和光通信系统。

目前的多波长调Q光纤激光器主要包括两种，一种采用非线性偏振旋转技术，这种技术因为光纤的偏振态易受光纤环境的影响，脉冲不稳定，因此不适合商业应用；还有一种利用受激布里渊散射效应，但采用这种系统的装置较为复杂。

迄今为止，本发明所提出的多波长被动调Q脉冲光纤激光器的方法还未见报道。

发明内容

本发明提供了一种同时输出两个或两个以上不同波长光脉冲的被动调Q激光器。

在一个示例中，所述激光器由泵浦源、光谐振腔、增益介质、被动调Q器件、耦合输出器件组成，激光器内不包含在增益介质的增益谱范围内具有两个或两个以上透过峰的光滤波器或光滤波器组，光谐振腔内的增益介质具有两个或两个以上增益峰，同时输出两个或两个以上的不同波长的调Q光脉冲。。

在一个示例中，所述的泵浦源由泵浦光源和泵浦光耦合器件构成，作用是为光谐振腔提供泵浦光，并将泵浦光耦合进光谐振腔内。

在一个示例中，所述的泵浦光源包括半导体光源、染料光源、固体光源和气体光源。

在一个示例中，所述的增益介质包括具有与泵浦光源发射谱相匹配的能级结构的半导体、晶体、稀土材料掺杂玻璃和稀土材料掺杂光纤。

在一个示例中，所述的被动调Q器件包括具有饱和吸收特性的半导体器件、光子晶体器件、非线性偏振旋转相关元件构成的器件、碳纳米管材料器件和石墨烯材料器件。

在一个示例中，所述的耦合输出器件的作用是将腔内固定比例的一部分光输出到光谐振腔外，剩余部分光返回光谐振腔内，耦合输出器件包括光纤耦合器和分束镜。

在一个示例中，所述的激光器的两个或两个以上的调Q脉冲的重复频随功率变化。

在一个示例中，所述的光谐振腔包括线型腔、折叠腔、环形腔和“8”字型腔。

在一个示例中，所述的激光器通过改变泵浦光源功率的大小或者改变光谐振腔内的损耗高低，调节增益介质的特性，使得激光器在两个或两个以上的增益峰同时实现调Q脉冲输出。

本发明提出的一种多波长被动调Q激光器可以同时或分别实现两个及两个以上不同波长脉冲输出，该激光器具有以下优点：

1．本发明所提供的激光器结构简单，相比单波长被动调Q激光器结构，在腔内无滤波器的情况下，通过控制腔内的增益特性，就同时或者分别输出两个或两个以上的不同波长的调Q光脉冲。

2.本发明所提出的激光器操作简单，容易实现，稳定性高，可重复性好。在光谐振腔完成调Q，输出稳定脉冲之后，根据实际需求，只须调节泵浦光源功率或者改变光谐振腔内的损耗高低，调节增益介质的特性，就能实现调Q波长的切换。

附图说明

图1是被动调Q脉冲激光器结构示意图。其中1为泵浦源，2为增益介质，3为被动调Q器件，4为耦合输出器件，5为光谐振腔。在光谐振腔内的各器件位置可以调换，但是泵浦源要与增益介质相邻，保证其所产生的泵浦光不经过其它器件，直接耦合进入增益介质。

图2是多波长被动调Q脉冲激光器的结构图。其中1为980nm半导体激光器，2为980nm/1550nm波分复用器，3为掺铒光纤，4为光隔离器，5为偏振控制器，6为普通单模光纤，7为碳纳米管/聚酰亚胺复合材料薄膜，8和9为光纤耦合器，10为滤波器，11为光谱分析仪，12为光探测器，13为示波器。

图3是在泵浦功率85mW时，测量的输出光的光谱图。

图4是在泵浦功率85mW时，测量的输出光脉冲时域图。

具体实施方式

本实施方式中，泵浦源包括作为泵浦光源的980nm半导体激光器和作为泵浦光耦合器件的980nm/1550nm波分复用器，光谐振腔为光纤单向环形腔，光谐振腔中的器件包括作为增益介质的掺铒光纤，作为被动调Q器件的碳纳米管/聚酰亚胺复合材料薄膜，作为耦合输出器件的光纤耦合器，光隔离器以及偏振控制器。