[发明专利]基于可饱和吸收光纤的全光纤主动调Q激光器

说明书

技术领域

本发明涉及一种全光纤主动调Q激光器，尤其涉及一种基于可饱和吸收光纤的全光纤主动调Q激光器。

背景技术

全光纤脉冲光纤激光器在通信、相干激光雷达以及大气遥感等领域都有十分重要的应用，尤其是在天基和空基应用中。

调Q技术是激光器获得脉冲输出的一种重要方法。其基本原理是通过在谐振腔内引入一定的周期性损耗，使得谐振腔在初始状态时具有很高的损耗，腔内增益小于损耗，不能产生激光振荡；然后在适当的时刻损耗降低，腔内增益大于损耗，产生激光振荡，于是就能产生了一个很窄的激光脉冲。当腔内损耗由外部驱动源控制时，就称为主动调Q；否则，就称为被动调Q。目前最为普遍的调Q方式是利用可饱和吸收镜(SESAM)、碳纳米管以及石墨烯等装置来实现对光纤激光器的被动调Q。对传统的声光和电光调制晶体的光纤集成也使得声光和电光调Q实现了全光纤结构。近年来，基于可饱和吸收光纤的被动调Q技术也获得了研究人员的关注。

2009年，台湾国立成功大学T.Tsai等人通过在掺铒光纤激光器腔外加入一段掺铒光纤作为可饱和吸收体，获得了对掺铒光纤激光器的被动调Q(T.Tsai and Y.Fang.Saturable-absorber Q-switched all-fiber ring lasers,Opt.Express,2009,17(3):1492-1434.)。与传统的被动调Q方式相比，使用可饱和吸收光纤则可以使激光器的全光纤结构更为简单，实现真正意义上的全光纤结构。但是，被动调Q方式对激光器的重频调制的控制性较差。因此，在对激光器重频调制控制性要求较高的应用领域就需要采用主动调Q方式。

2009年，美国AdValue Photonics公司开发了基于预应力和压电陶瓷的机械式主动调Q光纤激光器(J.Geng,Q.Wang,J.Smith,T.Luo,F.Amzajerdian,and S.Jiang.All-fiber Q-switched single-frequency Tm-doped laser near2μm,Opt.Letters,2009,34(23):3713-3715.)。但是，预应力装置和压电陶瓷的使用破坏了激光器的全光纤结构。2010年，澳大利亚麦考瑞大学的R.J.Williams研究组将掺铒光纤激光器的高反光栅刻写在一段掺镱光纤上，通过使用调制的976nm半导体激光器对该高反光栅进行泵浦实现了对该高反光栅布拉格反射中心波长的反射率调制，从而获得了对掺铒光纤激光器的主动全光纤调Q(R.J.Williams,N.Jovanovic,G.D.Marshall and M.J.Withford.All-optical,actively Q-switched fiber laser,Opt.Express,2010,18(8):7714-7723.)。这是第一次严格意义上的全光纤主动调Q光纤激光器。但是，受限于掺镱光纤栅区缓慢的热效应，该装置在重频大于1Hz时，需要对栅区进行主动冷却，使得该装置结构较为复杂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单，无需外加应力或辅助冷却设备的全光纤结构的主动调Q激光器。

本发明的基本思路是在通过对可饱和吸收光纤的吸收特性进行主动调制，实现基于可饱和吸收光纤的全光纤主动调Q激光输出。装置中包含一段增益光纤和一段可饱和吸收光纤，可饱和吸收光纤在增益光纤的发射谱范围内存在较宽的吸收。增益光纤在增益光纤泵浦源的泵浦下产生激光信号，激光信号被可饱和吸收光纤吸收。同时，通过可饱和吸收光纤泵浦源对可饱和吸收光纤进行周期调制，从而实现对激光信号的主动调Q。

本发明的技术解决方案为：

基于可饱和吸收光纤的全光纤主动调Q激光器，包括光纤激光器单元和主动调Q单元；光纤激光器单元包括增益光纤、增益光纤泵浦波分复用器和增益光纤泵浦源；

主动调Q单元包括可饱和吸收光纤、可饱和吸收光纤泵浦波分复用器、可饱和吸收光纤泵浦源和函数发生器，可饱和吸收光纤和可饱和吸收光纤泵浦波分复用器串接在光纤激光器单元的光纤链路中，可饱和吸收光纤的一端与增益光纤的非泵浦端相联，另一端与可饱和吸收光纤泵浦波分复用器输出端相联，可饱和吸收光纤泵浦源通过可饱和吸收光纤泵浦波分复用器对可饱和吸收光纤提供泵浦光，函数发生器用于对可饱和吸收光纤泵浦源进行电脉冲调制。

上述基于可饱和吸收光纤的全光纤主动调Q激光器中，光纤激光器单元为线形腔结构光纤激光器。

上述基于可饱和吸收光纤的全光纤主动调Q激光器中，光纤激光器单元为环形腔结构光纤激光器。