[实用新型]基于受激布里渊散射的全光纤化调Q光纤激光器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于受激布里渊散射的全光纤化调Q光纤激光器，属于激光技术领域。

背景技术

目前，包层抽运技术是在20世纪80年代后期出现的，这一技术的出现使光纤激光器的功率水平有了巨大的提高，目前连续激光功率最高已达10 kW( IPG 公司)。采用包层抽运技术构成的光纤激光器，其结构紧凑、效率高、可广泛应用于医学、激光测距、遥感技术、工业加工和参量振荡等，特别是要求使用高功率光源的众多领域。所以光纤激光器在最近几年倍受青睐。

对于许多应用来说，需要有高峰值功率的脉冲光源，Q 开关技术是获得高峰值功率的有效方法。通常的调Q 激光器，光脉冲宽度与腔长成正比，要获得较短脉冲，需要减少光纤长度, 这势必降低了腔内能量的储存；增加稀土离子的掺杂浓度，原则上可以增大脉冲峰值功率，但是这受到粒子猝灭的限制。

调Q技术分为主动调Q和被动调Q方式，前者是通过外加一些器件，通过器件的开关两种状态来改变激光器的Q值达到输出脉冲光束的目的；后者是通过储能的方式来改变激光器的Q值达到输出脉冲光束的目的，和主动调Q技术相比，被动调Q不需要外加器件，所以其成本较低，结构简单，体积较小，易于设计和生产。

光纤中的受激布里渊散射(SBS) 可使光纤激光器实现自调Q运转，也即被动调Q方式，这种自调Q 产生的激光脉冲宽度与腔内光子寿命无关, 而是依赖于SBS 的动态特征。与常规的调Q 光纤激光器相比, 基于SBS 过程的自调Q 光纤激光器可将峰值功率提高一个量级。然而, 自调Q 也存在在一些缺陷，例如运转稳定性欠佳。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种基于受激布里渊散射的全光纤化调Q光纤激光器，它具有被动调Q功能，而且自调Q稳定性好，提高了脉冲峰值功率及减小了脉冲宽度。

本实用新型解决上述技术问题采取的技术方案是：一种基于受激布里渊散射的全光纤化调Q光纤激光器，它包括低反射率光纤光栅、激光合束器、掺镱双包层有源光纤、掺Sm³⁺单模光纤、高反射率光纤光栅和多个泵浦源，并且掺Sm³⁺单模光纤的芯径比掺镱双包层有源光纤的芯径小；激光合束器具有第一合束连接端、第二合束连接端和泵浦输入端，第一合束连接端与低反射率光纤光栅相连接，泵浦输入端分别与多个泵浦源的输入端相连接，第二合束连接端与掺镱双包层有源光纤的一端相连接，掺镱双包层有源光纤的另一端与掺Sm³⁺单模光纤的一端相熔接，掺Sm³⁺单模光纤的另一端与高反射率光纤光栅相连接，所述的高反射率光纤光栅、掺Sm³⁺单模光纤以及掺镱双包层有源光纤和掺Sm³⁺单模光纤的熔接处构成一调Q谐振腔；所述的低反射率光纤光栅、掺镱双包层有源光纤和掺镱双包层有源光纤和掺Sm³⁺单模光纤的熔接处构成一放大谐振腔。

进一步，所述的掺镱双包层有源光纤和掺Sm³⁺单模光纤的熔接处外套有熔接头。

采用了上述技术方案后，本实用新型使用了被动调Q机制，不需要外加调Q装置，没有复杂的电路调制部分，既节约了生产成本，又简化了结构。此被动调Q方式可利用1064纳米的泵浦光形成的超声衍射光栅，此超声衍射光栅比声光调Q开关的超声光栅频率高一个数量级，提高了脉冲峰值功率及减小了脉冲宽度，再加上可饱和吸收体（掺Sm³⁺单模光纤）的调Q机制，所以性能更加优越和稳定。因为采用了全光纤化的结构，没有引入任何块状器件，所以能够充分体现第三代激光器免维护的优势，使其性能更加稳定，结构更加紧凑；另外，由于SBS调Q受多种因素影响，频率抖动比较大，所以本实用新型中应用了掺Sm³⁺单模光纤，因为掺Sm³⁺单模光纤可以作为一种可饱和吸收体，当SBS的泵浦光（1064纳米）较弱时，可饱和吸收体透过率很小，损耗较大，不能形成1064纳米的激光，但是当粒子数反转到达到某一阈值时，可饱和吸收体的透过率突然增大，形成1064纳米的激光作为泵浦光，从而激发了掺Sm³⁺单模光纤的反向SBS激光，这就稳定了SBS激光的频率。 

附图说明

图1为本实用新型的基于受激布里渊散射的全光纤化调Q光纤激光器的结构示意图；

图2为本实用新型的形成超声衍射光栅的掺Sm³⁺单模光纤的的内部状态图。

具体实施方式