[实用新型]一种高脉冲对比度的纳秒光纤激光器装置

说明书

[技术领域]

本实用新型涉及一种高脉冲对比度的纳秒光纤激光器装置，属于激光技术领域。

[背景技术]

单脉冲能量在毫焦量级的纳秒激光脉冲被广泛用于电子、服装、芯片制造领域，尤其在敏感金色塑胶剥漆、不锈钢打彩、柔性陶瓷钻孔等场合，对高脉冲对比度纳秒光纤激光的需求尤为迫切。当前工业加工领域常用的纳秒脉冲激光器主要有两大类：声光调Q纳秒脉冲激光器和种子源振荡主放大的MOPA结构脉冲激光器。

声光调Q纳秒脉冲激光器技术成熟，市场占有率高，但受限于Q开关的透过率和响应速度，脉冲时域不对称，下降沿有数百纳秒的拖尾，在激光器关断状态下仍有100mW左右的漏光，用于敏感材料加工时边缘模糊，图像有重影。现有的Q开关实际上是在体声光晶体上增加光纤耦合，并非严格的全光纤器件，长期工作状态下，耦合光纤与晶体连接处容易老化，声光Q开关的长期稳定性仍需改进。

MOPA结构的纳秒脉冲激光器具有脉冲宽度和重复频率可调谐，脉冲形状可控，参数可调范围大等优点，但由于半导体种子源的输出功率小，一般需采用多个放大器级联的结构，成本高，系统相对复杂。在多级放大过程中，容易产生放大的自发辐射噪声，造成直流光背景，劣化脉冲对比度，引起脉冲变形。同时，光纤中一些与长度相关的非线性效应，如受激拉曼散射，也随光纤链路的增加而增强，严重时甚至烧坏光纤。

因此，有必要解决如上问题。

[实用新型内容]

本实用新型克服了上述技术的不足，提供了一种高脉冲对比度的纳秒光纤激光器装置，通过光纤光栅、增益光纤、光纤环形镜顺次连接形成激光谐振腔，通过改变光纤环形镜光纤圈偏振状态，获得输出比灵活可调、脉冲宽度可变的谐振腔，实现高脉冲对比度的纳秒激光输出，其具有结构紧凑，时域拖尾小，长期稳定性好的优点。

为实现上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：

一种高脉冲对比度的纳秒光纤激光器装置，包括有泵浦激光器2，与泵浦激光器2相连接的用于驱动泵浦激光器2输出所需泵浦光的脉冲调制电路1，低反射率的光纤光栅4，用于产生激光增益所需的粒子数反转的增益光纤5，以及具有饱和吸收效应用于抑制脉冲后沿拖尾的光纤环形镜6，所述光纤光栅4通过增益光纤5与光纤环形镜6连接形成激光谐振腔，激光谐振腔上还设有用于将泵浦激光器2的泵浦光耦合注入激光谐振腔的合束器3，所述合束器3上设有一合束端、一泵浦光输入端和一信号入射端，所述泵浦激光器2输出端与合束器3泵浦光输入端连接。

作为优化实施方案，所述合束器3设置在光纤光栅4远离光纤环形镜6的一端，合束器3的合束端与光纤光栅4连接，合束器3的信号入射端作为纳秒脉冲输出端。

作为优化实施方案，所述合束器3设置在光纤光栅4与增益光纤5之间，合束器3的合束端与增益光纤5连接，合束器3的信号入射端与光纤光栅4连接，光纤光栅4另一端作为纳秒脉冲输出端。

作为优化实施方案，所述增益光纤5与光纤环形镜6之间还设有用于耦合输出的光纤耦合器9，所述光纤耦合器9上设有一输入端、一高耦合比输出端和一低耦合比输出端，光纤耦合器9的输入端与光纤环形镜6连接，光纤耦合器9的高耦合比输出端与增益光纤5连接，光纤耦合器9的低耦合比输出端作为纳秒脉冲输出端。

作为优化，所述光纤环形镜6采用定向光纤耦合器，所述光纤耦合器两输出端口连接在一起形成光纤环形镜6的环路部分。

作为优化，在光纤环形镜6的环路部分还设有用于增加腔内非线性效应强度的光纤7和用于改变腔内的偏振状态来改变输出脉冲的脉冲宽度和功率的偏振控制器8。

如上所述的泵浦激光器2为半导体激光器。

如上所述的合束器3为波分复用器或高功率合束器。

如上所述的增益光纤5为掺稀土元素离子的单模或者双包层增益光纤。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、光纤环形镜为全光纤器件，插入损耗小，性能可靠。

2、微秒量级泵浦脉冲在增益光纤的增益调制效应，以及光纤环形镜饱和吸收效应的共同作用，获得脉宽更窄、阈值更低、对比度更高的纳秒脉冲。

3、光纤圈内传播方向相反的两束光波在光纤环形镜输出端口发生干涉作用，脉冲下降沿更陡峭，时域拖尾小。

4、改变光纤耦合器的耦合比，或者改变环形镜的光纤圈偏振状态，光纤环形镜的反射和透射率、光纤环形镜的开关时间等随之改变，能获得输出比灵活可调，脉冲宽度可变的谐振腔。

[附图说明]

图1是本实用新型的实施例1结构原理图。

图2是本实用新型的实施例2结构原理图。

图3是本实用新型的实施例3结构原理图。