[发明专利]一种窄线宽窄脉宽高重复频率的主动调Q光纤激光器

说明书

本发明公开了一种窄线宽窄脉宽高重复频率的主动调Q光纤激光器，所述的泵浦源的输出端口与泵浦光纤合束器的泵浦端口相连，泵浦光纤合束器的公共端与掺杂光纤一的一端相连，掺杂光纤一的另一端直接作为泵浦剥离器4的端口一的输入光纤，泵浦剥离器的端口二与光纤耦合器的端口一相连，光纤耦合器的端口三与调制器的端口一相连，光纤耦合器的端口四作为激光输出端口，调制器的端口二与环形器的端口一相连，环形器的端口三与掺杂光纤二的一端相连，掺杂光纤二的另一端与泵浦光纤合束器的信号端相连。本发明不仅可使调Q脉冲的脉宽变窄，还可大幅提高调Q脉冲的重复频率，最终实现高重复频率、窄线宽、窄脉宽的调Q脉冲输出。

技术领域

本发明涉及大能量纳秒激光脉冲技术领域，尤其涉及一种窄线宽窄脉宽高重复频率的主动调Q光纤激光器。

背景技术

大能量纳秒激光脉冲在精密加工、激光雷达及非线性变频等领域具有极其重要应用。通常，这类脉冲由高品质种子光源后接功率放大器所构成的MOPA系统获得，而脉冲种子源主要有直接调制半导体激光器、调Q固体激光器和光纤激光器。相比之下，调Q光纤激光器具有光束质量好、结构紧凑、转换效率高、受后续功率放大器影响小等优点，是大能量纳秒激光脉冲的理想种子源。目前，基于空间声光调制器（AOM）等分立器件构成的线性腔调Q激光器已实现数ns脉宽的的调Q脉冲，但其稳定性、结构紧凑性与全光纤结构相比仍有差距；而尾纤型AOM承受功率受限，在构建全光纤线型腔调Q激光器时，无法通过增大泵浦光功率来提高腔内增益，导致这类激光器的重复频率、输出功率以及脉宽等指标依然不理想。采用环形腔结构，通过利用光纤耦合器提前抽取出腔内能量，并将尾纤型AOM放置在耦合器后端功率相对较低的位置，允许增大泵浦光功率来发挥双包层增益光纤饱和增益高的优势，同时结合减小Q开关占空比、增大增益恢复时间的方法，可获得重复频率100kHz以上、脉宽10ns、线宽1nm的调Q脉冲。但是，若要获取更窄线宽的调Q脉冲，需选用亚纳米窄带滤波器，则必然会减弱谐振腔的反馈强度，并且大量放大的自发辐射（ASE）引起的增益自饱和效应造成弱反馈信号难以在增益光纤充分放大，导致难以获得窄脉宽、高重频的调Q脉冲。因此，如何获得窄线宽窄脉宽高重复频率的主动调Q脉冲依然有待深入研究。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种窄线宽窄脉宽高重复频率的主动调Q光纤激光器。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种窄线宽窄脉宽高重复频率的主动调Q光纤激光器，包括有泵浦源、泵浦光纤合束器、掺杂光纤一、泵浦剥离器、光纤耦合器、调制器、环形器、光纤滤波器和掺杂光纤二，所述的泵浦源的输出端口与泵浦光纤合束器的泵浦端口相连，泵浦光纤合束器的公共端与掺杂光纤一的一端相连，掺杂光纤一的另一端直接作为泵浦剥离器端口一的输入光纤，泵浦剥离器的端口二与光纤耦合器的端口一相连，光纤耦合器的端口三与调制器的端口一相连，光纤耦合器的端口四作为激光输出端口，调制器的端口二与环形器的端口一相连，环形器的端口二与光纤滤波器相连，环形器的端口三与掺杂光纤二的一端相连，掺杂光纤二的另一端与泵浦光纤合束器的信号端相连。

所述的泵浦剥离器具有低反射、低损耗特性，其端口一的输入光纤直接为掺杂光纤一，光纤为单包层或者双包层或者光子晶体掺杂光纤，纤芯成分包含有硅酸盐玻璃、磷酸盐玻璃、锗酸盐玻璃、氟化物玻璃中的一种以上，纤芯稀土掺杂离子为镧系离子、过渡金属离子中的一种或两种的组合，所述的泵浦剥离器的端口二的光纤与光纤耦合器尾纤类型一致。通过采用掺杂光纤一直接作为泵浦剥离器的输入光纤以及采用与光纤耦合器尾纤类型一致的光纤作为端口二的光纤既缩短了腔长又减少了熔接点的反射与损耗。

所述的掺杂光纤二为单包层掺杂光纤，纤芯成分包含有硅酸盐玻璃、磷酸盐玻璃、锗酸盐玻璃、氟化物玻璃中的一种以上，纤芯稀土掺杂离子为镧系离子、过渡金属离子中的一种或两种的组合，利用掺杂光纤一产生的反向放大的自发辐射功率对掺杂光纤二进行泵浦，从而可实现对光纤滤波器提取的反馈信号进行放大。