[发明专利]一种超窄线宽单频调Q脉冲光纤激光器

说明书

技术领域

本发明涉及光纤激光器，特别是涉及一种超窄线宽单频调Q脉冲光纤激光器。

 

背景技术

窄线宽单频脉冲激光在非线性频率变换、激光雷达和遥感等超高精尖端领域有着广阔的应用前景。实现窄线宽单频脉冲激光的方案有许多，包括在腔外利用声光/电光调制器对单频激光信号进行强度调制，或者采用短直腔调Q结构。前一种方法能量损耗非常大，因而短直腔结构的单频调Q脉冲光纤激光器一直被认为是最有发展前景的类型。短直腔结构的单频光纤激光器噪声低、线宽窄、结构紧凑、易于集成。但是，受限于腔内的空间烧孔效应等引起的技术噪声，短直腔单频光纤激光器的线宽一般都在千赫兹量级。另外，空间烧孔效应等也使得增益介质内的热量分布不均匀，最后影响激光器自由运转时的稳定性。

本发明申请提出了一种新型的单频调Q脉冲光纤激光器，该技术在短直腔结构内，利用带有压电致动器控制的全光纤波片，通过偏振扭转技术解决增益光纤中的空间烧孔效应，保偏窄带光纤滤波器加上全反射镜构成腔内滤波器，利用偏振扭转耦合，形成折叠型谐振腔，将有效腔长变为物理腔长的两到三倍，有利于提高谐振腔的腔内寿命，从而达到减小激光线宽（达百Hz量级）的目的，通过在压电致动器上施加合适的电压，来控制全光纤波片的长度，主动调节腔内损耗，获得超窄线宽单频调Q脉冲激光。

 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种超窄线宽单频调Q脉冲光纤激光器，即在短直腔结构中控制偏振扭转的折叠腔结构，产生相向的圆偏振光，利用不同偏振态的耦合达到消除空间烧孔效应的目的，同时，利用折叠腔结构延长光子寿命，再利用腔内的压电致动器控制腔内偏振损耗，最后产生百赫兹量级的脉冲激光。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种超窄线宽单频调Q脉冲光纤激光器，包括一个单模半导体泵浦激光器、保偏波分复用器、光纤夹具、保偏窄带光纤滤波器、压电致动器、高增益光纤、二色镜、位移补偿装置、全光纤波片、温控热沉和保偏光隔离器；各部件的结构关系是：高增益光纤作为激光增益介质，保偏窄带光纤滤波器和二色镜组成激光腔前后腔镜，保偏窄带光纤滤波器的一端由光纤夹具固定，另一端与全光纤波片一侧连接；全光纤波片固定在压电致动器上，通过在压电致动器上施加适当的电压调节全光纤波片的长度；全光纤波片的另一侧紧贴高增益光纤的一端，高增益光纤的另一端紧贴二色镜的一端；二色镜的另一端紧贴位移补偿装置，位移补偿装置用以补偿全光纤波片伸缩时引起的腔长变化；保偏窄带光纤滤波器、全光纤波片、高增益光纤和二色镜组成激光谐振腔，激光谐振腔放置在热沉（可采用精密的自动温度控制热沉）上，谐振腔输出的保偏脉冲激光信号经由保偏波分复用器的信号端进入保偏光隔离器，从保偏光隔离器的输出端输出。

上述的超窄线宽单频调Q脉冲光纤激光器中，在短直腔结构内，加入带压电致动器控制的全光纤波片，利用保偏窄带光纤滤波器、压电致动器、全光纤波片、增益光纤以及二色镜，组成光纤谐振腔；以单模半导体激光器产生的输出激光作为泵浦光源，全光纤波片控制信号光在腔内的偏振态，通过相向偏振态的耦合叠加实现增益光纤内光强的均匀化，保偏窄带光纤滤波器与二色镜一起实现激光单一纵模的选择；通过压电致动器改变全光纤波片的长度，可以控制腔内激光的传输损耗，实现单频调Q脉冲激光输出。

进一步的，所述高增益光纤为稀土掺杂磷酸盐单模玻璃光纤，其纤芯成分为磷酸盐玻璃，组成为70P₂O₅-8Al₂O₃-15BaO-4La₂O₃-3Nd₂O₃，所述高增益光纤的纤芯掺杂高浓度的发光离子，所述发光离子为镧系离子、过渡金属离子中一种或多种的组合体,所述发光离子掺杂浓度大于1×10¹⁹ions/cm3,且在其纤芯中是均匀掺杂。

进一步的，所述高增益光纤可以是保偏的稀土掺杂磷酸盐单模玻璃光纤。

进一步的，所述高增益光纤的单位长度增益大于1 dB/cm，光纤长度为0.5～10 cm。