[发明专利]全光纤被动调Q脉冲光纤激光器

说明书

技术领域

本发明涉及激光技术和光纤技术领域，具体是涉及一种全光纤被动调Q脉冲光纤激光器。

背景技术

众所周知光纤激光器由于其独特的一体化集成、光束质量好、性能稳定、效率高、散热面积大、寿命长和易于量产等特点，受到了广大工业用户的广泛关注和欢迎，光纤激光器特别是脉冲光纤激光器取得了突飞猛进的发展和普及，在消费电子、新能源、生物医疗、激光微加工等领域获得了广泛的应用。

目前工业界广泛应用的脉冲光纤激光器基本上都是主动调Q光纤激光器，采用光纤耦合声光调制器件(空间声光器件)充当光学开关，接入光纤激光器谐振腔内部调制激光器的腔内损耗，实现光纤激光器的脉冲输出。严格推断此类脉冲光纤激光器不算是全光纤一体化激光器。此类空间声光器件本身衍射效率～85％左右，双光纤耦合后的效率则低至70％，透光效率进一步降低，增大了光纤谐振腔的插入损耗，影响脉冲光纤激光器的输出功率。再者由于空间声光器件的声光衍射晶体本身光学均匀性与内部产生的光栅的质量问题，导致声光器件不但影响了谐振腔损耗，还影响了腔内激光束质量。最后空间声光器件及驱动电路的稳定性也影响了光纤激光器的工作稳定性和寿命。从成本控制角度，声光器件价格高昂，也提高了脉冲光纤激光器的购买成本。为了解决声光调Q脉冲光纤激光器的问题，被动调Q技术不失是一个良好的选择方案。

传统上的10XX波段激光的被动吸收器件有Cr：YAG(掺铬镱铝石榴石)晶体、GaAs砷化镓晶体和SESAM(半导体饱和吸收体)等，但这些晶体本身就是空间分立器件，同时还存在光学均匀性或者抗光伤阈值低等缺点，因此也不适合用于光纤激光调制。最近研究人员新研发的饱和吸收光纤掺杂Sm、Tm等元素的光纤，由于性能不稳定等原因，也不适合工业化脉冲光纤激光器的需要。

发明内容

针对目前脉冲光纤激光器存在的问题，本发明基于双腔耦合原理，通过带内泵浦的方式实现了全光纤被动调Q脉冲光纤激光器，具有全光纤化集成、被动调Q，结构紧凑、高效率、阈值低和输出稳定的特性。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种全光纤被动调Q脉冲光纤激光器，包括泵浦源、泵浦合束器、第一谐振腔第一反射镜、第一谐振腔第二反射镜、第二谐振腔第一反射镜、第二谐振腔第二反射镜、第一谐振腔掺杂增益光纤、第二谐振腔掺杂增益光纤和模场匹配器，所述泵浦源光纤输出端连接所述泵浦合束器的泵浦端，所述泵浦合束器的信号输出端连接所述第一谐振腔掺杂增益光纤的一端，所述第一谐振腔掺杂增益光纤的另一端连接所述第一谐振腔第二反射镜，所述泵浦合束器的信号输入端通过所述模场匹配器连接所述第二谐振腔第二反射镜的一端，所述第二谐振腔第二反射镜的另一端连接所述第二谐振腔掺杂增益光纤的一端，所述第二谐振腔掺杂增益光纤的另一端连接所述第二谐振腔第一反射镜，所述第二谐振腔第一反射镜的另一端连接所述第一谐振腔第一反射镜；所述第二谐振腔第一反射镜、第二谐振腔掺杂增益光纤和第二谐振腔第二反射镜构成第二谐振腔；所述第一谐振腔第一反射镜、所述第一谐振腔第二反射镜及两者之间的第一谐振腔掺杂增益光纤、泵浦合束器、模场匹配器、第二谐振腔第二反射镜、第二谐振腔掺杂增益光纤和第二谐振腔第一反射镜构成第一谐振腔；

泵浦源产生的泵浦光经由泵浦合束器耦合进入第一谐振腔，在第一谐振腔掺杂增益光纤中产生自发辐射，经由第一谐振腔第一反射镜和第一谐振腔第二反射镜正反馈形成第一谐振腔第一波长激光，该第一波长激光位于第二谐振腔掺杂增益光纤的吸收带内，被第二谐振腔内第二谐振腔掺杂增益光纤吸收产生自发辐射光，第二谐振腔内的自发辐射光经由第二谐振腔第一反射镜和第二谐振腔第二反射镜正反馈形成第二谐振腔的第二波长激光，第二波长激光的波长大于第一波长激光的波长；

第一谐振腔产生的第一波长激光在经过第二谐振腔的第二谐振腔掺杂增益光纤时，第二谐振腔掺杂增益光纤因饱和吸收第一波长激光被漂白，对第一谐振腔的第一波长激光形成脉冲调制，将第一谐振腔的第一波长激光演变成第一波长脉冲激光；第一谐振腔产生的第一波长脉冲激光泵浦第二谐振腔掺杂增益光纤，在第二谐振腔内形成第二波长脉冲激光输出，其中，第二谐振腔掺杂增益光纤充当第二谐振腔的增益介质和第一谐振腔激光的被动调制饱和吸收体的双重功能；

第二谐振腔输出的第二波长脉冲激光的波长比第一谐振腔第一波长脉冲激光的波长长，经由第二谐振腔的第二谐振腔第二反射镜输出的第二波长脉冲激光，经过模场匹配器及泵浦合束器后，被第一谐振腔掺杂增益光纤放大，然后从第一谐振腔第二反射镜输出。