[发明专利]一种全光纤脉冲激光器

说明书

技术领域

本发明公开了一种全光纤脉冲激光器,属于激光技术与非线性光学领域。

背景技术

光纤激光器具有体积小、重量轻、转换效率高、输出光束质量好等优点，近年来得到了迅猛发展。具有高输出功率、高光束质量、高稳定性的脉冲激光器是激光领域人们关注的热点之一，特别是调Q、锁模光纤激光器由于能够产生高频率的超短脉冲，在光通信系统、光电传感、探测诊断、生物医学、精密微加工和和军事等众多领域有着广阔的前景。

在目前的光纤激光器调Q技术研究中，有些人采用了声光调Q、电光调Q等技术。采用声光调Q是利用声光晶体的声光效应，通过周期性的改变谐振腔的增益来实现调Q的。采用电光调Q是利用电光晶体的电光效应，通过周期性的改变谐振腔的增益来实现调Q的。还有人采用全光纤调Q方式,如Sagnac环调Q、周期可调的光纤光栅(FBG)调Q、光纤型可饱和吸收体调Q等。总之,光纤激光器的调Q技术正朝着全光纤化发展。

然而谐振腔内加入声光、电光调制器件带来了插入损耗大、转换效率较低的问题；同时半导体可饱和吸收镜（SESAM）、碳纳米管(SWNT)和石墨烯用于调Q存在制作工艺难、生产成本高、调节步骤繁琐等问题。

发明内容

为了解决谐振腔内加入声光、电光调制器件所带来的插入损耗大、转换效率较低；同时半导体可饱和吸收镜（SESAM）、碳纳米管(SWNT)和石墨烯用于调Q存在的制作工艺难、生产成本高、调节步骤繁琐等问题，本发明采用一种基于掺稀土光纤和光纤布拉格光栅的方案，实现激光器的全光纤化，无需额外调制器件，大大降低谐振腔损耗，实现稳定的高功率脉冲激光输出。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种全光纤脉冲激光器，包括泵浦源(1)、光纤合束器（2）、第一增益光纤（3）、第二增益光纤（4）、第一反射型光纤布拉格光栅（5）、第二反射型光纤布拉格光栅（6）、光隔离器（7）；泵浦源（1）连接光纤合束器（2）的泵浦输入端；光纤合束器（2）的信号端连接第一光纤布拉格光栅（5）；光纤合束器（2）的公共端连接第一增益光纤（3）；第一增益光纤（3）的另一端连接第二增益光纤（4）；第二增益光纤（4）的另一端连接第二光纤布拉格光栅（6）；第二光纤布拉格光栅（6）另一端与光隔离器（7）相连，光通过隔离器（7）后输出。此结构即为线性结构。

所述的第一反射型光纤布拉格光栅（5）或者第二反射型光纤布拉格光栅（6）还可以换成全反镜（8），第一反射型光纤布拉格光栅（5）、第二反射型光纤布拉格光栅（6）和全反镜（8）的反射率为R，其中0<R<1。

一种全光纤脉冲激光器，包括泵浦源(1)、光纤合束器（2）、第一增益光纤（3）、第二增益光纤（4）、反射型光纤布拉格光栅（6）、光隔离器（7）、以及环行器（9）；泵浦源（1）连接光纤合束器（2）的泵浦输入端；光纤合束器（2）的信号端连接第二增益光纤（4）的一端；光纤合束器（2）的公共端连接第一增益光纤（3），第一增益光纤（3）的另一端连接环形器（9）的入射端；环形器（9）的公共端连接光纤布拉格光栅（6），光纤布拉格光栅（6）的另一端连接光隔离器（7），环形器（9）的出射端与第二增益光纤（4）连接，形成环形腔，光纤布拉格光栅（6）另一端与光隔离器（7）相连，光通过隔离器（7）后输出。此结构即为环形结构。

所述的第二增益光纤（4）还可以设置在环形器（9）的公共端与光纤布拉格光栅（6）之间，所述的光纤合束器（2）还可以换成波分复用器（2’）。

根据权利要求2或4所述的一种全光纤脉冲激光器，其特征在于：所述的泵浦源（1）是半导体激光器、固体激光器、气体激光器、光纤激光器或拉曼激光器，输出泵浦光的中心波长λ的范围为：700nm≤λ≤2000nm。

所述的第一增益光纤（3）和第二增益光纤（4）是掺有稀土元素的光纤或光子晶体光纤，其中掺杂的稀土元素是镱（Yb）、铒(Er)、钬(Ho)、铥(Tm)、钐(Sm)、铋(Bi)中的一种或几种。

所述的泵浦方式是纤芯单端泵浦、纤芯双端泵浦、包层单端泵浦或包层双端泵浦。

所述的光纤合束器（2）是（2+1）x1或（6+1）x1合束器。

有益效果

1、本发明利用增益光纤的可饱和吸收特性产生激光超短脉冲，不需要外界附加的调制源，全光纤设计

2、本发明采用增益光纤作为调制器件，降低了脉冲调制器件的制造成本和工艺难度，节省激光器成本。

3、本发明设计简单、结构紧凑，同时可以输出稳定性高、脉冲能量大的超短脉冲激光，易于实现产业化。

附图说明：