CN103208728A - 高功率皮秒脉冲型掺镱全光纤激光器系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高功率皮秒脉冲型掺镱全光纤激光器系统，其特征在于包含主振荡器1和功率放大器2，主振荡器可以是脉冲宽度为皮秒量级的锁模光纤激光器，可以是工作在1微米波段的脉冲宽度为皮秒量级的光纤耦合的增益开关型脉冲半导体激光器，以一种锁模光纤激光器为例，它包括半导体饱和吸收体3，掺镱光纤4，啁啾光纤光栅5，波分复用器（WDM）6，单模半导体泵浦激光器7，隔离器8。功率放大器是由一个或若干个放大级组成的光纤放大器，光纤放大级包括泵浦激光器9，合束器10，大模场掺镱光纤11，各个放大级之间有一个光纤隔离器8。功率放大器输出端焊接一个石英玻璃端帽12。本发明的优点在于整个系统实现了全光纤焊接，体积小、光斑优，稳定可靠，维护简单。
Description
技术领域
本发明涉及一种光纤激光器，尤其是一种高功率皮秒脉冲型掺镱全光纤激光器系统，属于光纤及激光技术领域。
背景技术
光纤激光器是以掺杂稀土元素的光纤为增益介质的激光器，通过掺杂不同的稀土元素，如饵（Er），镱（Yb），铥（Tm），钬（Ho），钕（Nd）等，光纤激光器的工作波段覆盖了从紫外到中红外。与其他激光器相比，光纤激光器具有激光工作阈值低，能量转化率高、输出光束质量好、结构紧凑稳定、无需光路调整、散热性能好、寿命长和无需维护等鲜明特点，因此得到快速发展以及广泛地应用。单频脉冲型光纤激光器，具备光纤激光器普遍的优点，同时能够提供窄线宽，高峰值功率，这些特点使其被广泛应用于传感，雷达，光谱学，非线性光学等领域。研制性能优越，工作稳定的高功率脉冲型单频光纤激光器具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种整个系统只需风冷，且体积小、光斑优、工作稳定可靠、维护简单的高功率全光纤化的皮秒脉冲激光系统。
本发明是通过以下技术方案加以实现的。
一种高功率皮秒脉冲型掺镱全光纤激光器系统，其特征在于：它包括主振荡器（1）和功率放大器（2）两部分组成，
所述的主振荡器是一种使用半导体饱和吸收体（SESAM）作为锁模元件的锁模光纤激光器（见图2），它包括一个半导体饱和吸收体（3），它的输出尾纤连接于掺镱光纤（4），掺镱光纤（4）另一端连接啁啾光纤光栅（5），此啁啾光纤光栅（5）一方面作为激光腔的腔镜，另一方面在1um附近提供反常色散，光栅（5）另一端与波分复用器（WDM）（6）合束端口连接，单模半导体激光器（7）与波分复用器（6）的泵浦端连接，波分复用器（6）的信号端与隔离器（8）输入端连接，隔离器（8）输出端与功率放大器（2）输入端连接，
或所述的主振荡器是工作在1微米波段的脉冲宽度为皮秒量级的带尾纤的增益开关型脉冲半导体激光器（见图3），它包括一个电脉冲驱动器（13），波长工作在1um波段的带尾纤的半导体激光器（14），电脉冲驱动器输出皮秒量级电流脉冲驱动半导体激光器输出皮秒激光脉冲，
所述的功率放大器是由一个或几个光纤放大级组成的光纤放大器，其中每个光纤放大级包括：一个光纤合束器（10），光纤合束器（10）的信号端接种子源（1）或前一级光纤放大级的输出端，光纤合束器（10）的泵浦端接泵浦激光（9），光纤合束器（10）的输出端与增益光纤（大模场掺镱光纤）（11）相连，每一个光纤放大级之间焊接一个光纤隔离器（8），最后一级光纤放大级输出端接一个石英玻璃端帽（12），
所述的主振荡器（1）中，使用的泵浦激光（7）是带尾纤的半导体激光器，工作波长是915纳米，940纳米或者978纳米。
所述的功率放大器（2）中，使用的泵浦激光（9）可以是带尾纤的半导体激光器，工作波长是915纳米，940纳米或者978纳米，所使用的泵浦激光（9）还可以是掺镱光纤激光器，采用同带泵浦方式对大模场掺镱光纤进行抽运。
所述的功率放大器（2）中，对大模场掺镱光纤的抽运可以采用正向泵浦方式（见图4），还可以采用反向泵浦方式（见图5）或者正向反向泵浦方式并用（见图6）。
所述的功率放大器（2），输出端熔有石英玻璃端帽，呈8度以上倾斜角并在端面镀有信号光防反射膜，以抑制自激振荡。
本发明的优点在于它实现了高功率全光纤化的皮秒脉冲激光系统，整个系统只需风冷，而且体积小、光斑优、稳定可靠、维护简单。
附图说明
图1是本发明的一种结构图示图。
图2是本发明中主振荡器的第一种结构示意图。
图3是本发明中主振荡器的第二种结构示意图。
图4是本发明中功率放大器的一种结构示意图。
图5是本发明中功率放大器的另一种结构示意图。
图6是本发明中功率放大器的再一种结构示意图。
图中标记：主振荡器（1）、功率放大器（2）、半导体饱和吸收体（SESAM）（3）、掺镱光纤（4）、啁啾光纤光栅（5）、波分复用器（WDM）（6）、单模半导体泵浦激光器（7）、隔离器（8）、泵浦激光器（9）、合束器（10）、大模场掺镱光纤（11）、石英玻璃端帽（12）、电脉冲驱动器（13）、波长工作在1um波段的带尾纤的半导体激光器（14）。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述：
如图1所示，一种高功率皮秒脉冲型掺镱全光纤激光器系统，其特征在于：它包括主振荡器（1）和功率放大器（2）两部分组成，
所述的主振荡器是一种使用半导体饱和吸收体（SESAM）作为锁模元件的锁模光纤激光器（见图2），它包括一个半导体饱和吸收体（3），它的输出尾纤连接于掺镱光纤（4），掺镱光纤另一端连接啁啾光纤光栅（5），此啁啾光纤光栅一方面作为激光腔的腔镜，另一方面在1um附近提供反常色散，光栅（5）另一端与波分复用器（WDM）（6）合束端口连接，单模半导体激光器（7）与波分复用器（6）的泵浦端连接，波分复用器（6）的信号端与隔离器（8）输入端连接，隔离器（8）输出端与功率放大器（2）输入端连接；或所述的主振荡器是工作在1微米波段的脉冲宽度为1-20皮秒的带尾纤的增益开关型脉冲半导体激光器（见图3），它包括一个电脉冲驱动器（13），波长工作在1um波段的带尾纤的半导体激光器（14），电脉冲驱动器输出电流脉冲驱动半导体激光器输出激光脉冲。
所述的功率放大器是由一个或几个光纤放大级组成的光纤放大器，其中每个光纤放大级包括：一个光纤合束器（10），光纤合束器的信号端接种子源（1）或前一级光纤放大级的输出端，光纤合束器的泵浦端接泵浦激光（9），光纤合束器的输出端与增益光纤（大模场掺镱光纤）（11）相连，每一个光纤放大级之间焊接一个光纤隔离器（8），最后一级光纤放大级输出端接一个石英玻璃端帽（12）。
所述的主振荡器（1）中，使用的泵浦激光（7）是带尾纤的半导体激光器，工作波长是915纳米，940纳米或者978纳米。
所述的功率放大器（2）中，使用的泵浦激光（9）可以是带尾纤的半导体激光器，工作波长是915纳米，940纳米或者978纳米，所使用的泵浦激光（9）还可以是掺镱光纤激光器，采用同带泵浦方式对大芯径掺镱双包层光纤进行抽运。
所述的功率放大器（2）中，对大模场掺镱光纤的抽运可以采用正向泵浦方式（见图4），还可以采用反向泵浦方式（见图5）或者正向反向泵浦方式并用（见图6）。
所述的功率放大器（2），输出端熔有石英玻璃端帽，呈8度以上倾斜角并在端面镀有信号光防反射膜，以抑制自激振荡。
Claims (8)
1.一种高功率皮秒脉冲型掺镱全光纤激光器系统，其特征在于：它包括主振荡器（1）和功率放大器（2）两部分组成，
所述的主振荡器是一种使用半导体饱和吸收体（SESAM）作为锁模元件的锁模光纤激光器（见图2），它包括一个半导体饱和吸收体（3），它的输出尾纤连接于掺镱光纤（4），掺镱光纤另一端连接啁啾光纤光栅（5），此啁啾光纤光栅一方面作为激光腔的腔镜，另一方面在1um附近提供反常色散，光栅（5）另一端与波分复用器（WDM）（6）合束端口连接，单模半导体激光器（7）与波分复用器（6）的泵浦端连接，波分复用器（6）的信号端与隔离器（8）输入端连接，隔离器（8）输出端与功率放大器（2）输入端连接；或所述的主振荡器是工作在1微米波段的脉冲宽度为皮秒量级的带尾纤的增益开关型脉冲半导体激光器（见图3），它包括一个电脉冲驱动器（13），波长工作在1um波段的带尾纤的半导体激光器（14），电脉冲驱动器输出皮秒量级电流脉冲驱动半导体激光器输出皮秒激光脉冲，
所述的功率放大器是由一个或几个光纤放大级组成的光纤放大器，其中每个光纤放大级包括：一个光纤合束器（10），光纤合束器的信号端接主振荡器（1）或前一级光纤放大级的输出端，光纤合束器的泵浦端接泵浦激光（9），光纤合束器的输出端与增益光纤（11）相连，每一个光纤放大级之间焊接一个光纤隔离器（8），最后一级光纤放大级输出端接一个石英玻璃端帽（12）。
2.按权利要求1所述的高功率皮秒脉冲型掺镱全光纤激光器系统，其特点在于，所述的主振荡器（1）中，使用的泵浦激光（7）是带尾纤的半导体激光器，工作波长是915纳米，940纳米或者978纳米。
3.按权利要求1所述的高功率皮秒脉冲型掺镱全光纤激光器系统，其特点在于，所述的功率放大器（2）中，使用的泵浦激光（9）是带尾纤的半导体激光器，工作波长是915纳米，940纳米或者978纳米。
4.按权利要求1所述的高功率皮秒脉冲型掺镱全光纤激光器系统，其特点在于，所述的功率放大器（2）中，使用的泵浦激光（9）是掺镱光纤激光器，采用同带泵浦方式对大芯径掺镱双包层光纤进行抽运。
5.按权利要求1所述的高功率皮秒脉冲型掺镱全光纤激光器系统，其特点在于，所述的功率放大器（2）中，对大模场掺镱光纤的抽运采用正向泵浦方式。
6.按权利要求1所述的高功率皮秒脉冲型掺镱全光纤激光器系统，其特点在于，所述的功率放大器（2）中，对大模场掺镱光纤的抽运采用反向泵浦方式。
7.按权利要求1所述的高功率皮秒脉冲型掺镱全光纤激光器系统，其特点在于，所述的功率放大器（2）中，对大模场掺镱光纤的抽运采用正向和反向并用的泵浦方式。
8.按权利要求1所述的高功率皮秒脉冲型掺镱全光纤激光器系统，其特点在于，功率放大器（2）输出端熔有石英玻璃端帽，呈8度以上倾斜角并在端面镀有抑制自激振荡的信号光防反射膜。
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