[发明专利]一种脉冲掺铥光纤激光器

说明书

本发明公开了一种脉冲掺铥光纤激光器，将掺铥有源光纤置于1.5μm波段掺铒(Er³⁺)光纤激光器的谐振腔内，由于掺铥有源光纤对掺铒光纤发射的1.5μm波段激光具有可饱和吸收作用，能够使1.5μm波段掺铒(Er³⁺)光纤激光器以被动调Q的脉冲形式运转。而掺铥光纤吸收1.5μm波段激光、使掺铒光纤激光器脉冲运转的过程，同时也是掺铥光纤吸收泵浦光、产生基于³F₄→³H₆跃迁的1.7‑2μm激光增益的过程。由于1.5μm波段激光是以被动调Q的纳秒(ns)脉冲形式运转，掺铥光纤激光器工作在增益开关的模式下，能够产生比1.5μm激光脉冲宽度更窄、峰值功率更高的1.7‑2μm波段脉冲激光输出。

技术领域

本发明涉及激光器领域，尤其涉及一种脉冲掺铥光纤激光器。

背景技术

掺铥光纤激光器是获得1.7-2μm波段激光输出的主要技术途径。对于需要高峰值功率激光的应用场景，要设法实现激光器的脉冲运转来提高峰值功率。实现纳秒(ns)脉冲激光的常用方法包括：声光和电光等主动调Q方法以及可饱和吸收等被动调Q方法，但都需要引入额外的调Q器件，增加了激光系统的成本和复杂性^[1]。除主动和被动调Q方法外，也可基于增益开关的方法实现掺铥光纤激光器的脉冲输出^[2]：采用ns脉冲泵浦光对掺铥有源光纤进行泵浦。由于泵浦脉冲持续时间短、泵浦速率高，而掺铥光纤激光器振荡光场的建立需要一定时间，当掺铥光纤激光开始振荡时，有源光纤中已积累了较高的反转粒子数，因此能够产生脉宽明显短于泵浦脉冲宽度的激光输出。但增益开关作用要求首先产生脉冲泵浦光，同样需要引入额外的调Q元器件。

因此，探索实现掺Tm光纤激光器脉冲运转的新方法具有重要的应用价值。

参考文献

[1]张岩等,1.7μm波段光纤光源研究进展及其应用激光与光电子学进展,53,090002(2016)

[2]Xi Cheng,Zhihong Li,Jing Hou,and Zejin Liu,Gain-switchedmonolithic fiber laser with ultra-wide tuning range at 2μm,Opt.Express 24,29126-29137(2016)

发明内容

本发明提供了一种脉冲掺铥光纤激光器，本发明将掺铥有源光纤置于1.5μm波段掺铒(Er³⁺)光纤激光器的谐振腔内，由于掺铥有源光纤对掺铒光纤发射的1.5μm波段激光具有可饱和吸收作用，能够使1.5μm波段掺铒(Er³⁺)光纤激光器以被动调Q的脉冲形式运转。而掺铥光纤吸收1.5μm波段激光、使掺铒光纤激光器脉冲运转的过程，同时也是掺铥光纤吸收泵浦光、产生基于³F₄→³H₆跃迁的1.7-2μm激光增益的过程。由于1.5μm波段激光是以被动调Q的纳秒(ns)脉冲形式运转，掺铥光纤激光器工作在增益开关的模式下，能够产生比1.5μm激光脉冲宽度更窄、峰值功率更高的1.7-2μm波段脉冲激光输出，详见下文描述：

一种脉冲掺铥光纤激光器，所述激光器包括：泵浦源，

所述泵浦源发射掺铒有源光纤吸收带内的初始泵浦光，泵浦光经泵浦耦合器件进入掺铒有源光纤；

当激光增益超过由第一1.5μm光纤光栅和第二1.5μm光纤光栅构成的掺铒光纤激光器谐振腔的总损耗，形成1.5μm波段的激光在该谐振腔内振荡；