CN112652939A - 一种光缆式超快光纤激光器 - Google Patents

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刘双龙
陈翔宇
刘正一
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    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
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    • H01S3/0071—Beam steering, e.g. whereby a mirror outside the cavity is present to change the beam direction

Abstract

本发明提供一种光缆式超快光纤激光器，包括激光器主体、光纤光缆和光纤输出组件，光纤光缆的两端分别连接激光器主体和光纤输出组件；激光器主体用于产生脉冲激光；光纤光缆用于对脉冲激光进行传输和中继放大；光纤输出组件用于实现超快激光的空间光输出。本发明提供的光缆式超快光纤激光器，通过将光纤光缆和光纤输出组件设于激光器主体外，能将超快激光输出距离激光器主体数百米、甚至是数千米的目标位置，同时具有很高的峰值功率密度和工作稳定性，在一些如中远距离超快激光诱导或探测等应用中具有巨大价值。

Description

一种光缆式超快光纤激光器
技术领域
本发明涉及激光器技术领域，尤其涉及一种光缆式超快光纤激光器。
背景技术
超快激光具有持续时间短、瞬时功率高、聚焦光斑小等优点，其峰值功率密度可达1022W/cm2量级，因而在科学研究、医学诊断、外科医疗、超精细微纳加工、高密度信息存储和记录等方面都有着很好的发展前景。
现有的超快激光器主要分为固体超快激光器和光纤超快激光器。固体超快激光器由于其泵浦源、增益介质和谐振腔的固有特性，多为空间光输出，即超快激光经过反射镜等折返装置在空气介质中进行传播，由于光束发散、传输损耗等因素，在实际应用中很难将超快激光传输到较远的地方，并同时保证其较高的峰值功率密度，这就限制了超快激光在某些特殊场景中的应用。由于激光束的发散角与聚焦光斑尺寸成反比例关系，为了减小激光在传输中的发散，通常采用准直组件来扩大激光束的光斑尺寸，这样也会降低目标位置处的激光峰值功率密度，同时激光器的微小振动，都会造成目标位置处的光斑出现巨大漂移。因而在实际应用中，固体超快激光器输出的激光束通常仅能传输数米远，且平均功率密度较低。
光纤激光器采用光纤作为激光传导介质，激光由于光波导效应被限制在光纤中进行传输，因而可依托于光纤光缆将激光传输到数千米，甚至是数十千米以外的目标位置，理想情况下可以将激光传导至任意光纤能到的地方。然而，受限于传输光纤的色散效应和非线性效应，目前的超快光纤激光器仅能支持短距离的超快激光传输，且仅能支持较低的激光功率。
发明内容
本发明提供一种光缆式超快光纤激光器，用以解决目前超快脉冲激光传输距离短、峰值功率密度低，无法应用于中远距离超快激光应用中的问题。
本发明提供一种光缆式超快光纤激光器，包括激光器主体、光纤光缆和光纤输出组件，所述光纤光缆的两端分别连接所述激光器主体和所述光纤输出组件；
所述激光器主体用于产生脉冲激光；
所述光纤光缆用于对脉冲激光进行传输和中继放大；
所述光纤输出组件用于实现超快激光的空间光输出。
根据本发明提供一种的光缆式超快光纤激光器，所述光纤光缆包括无源传输光纤、有源传输光纤和光纤无源器件，所述无源传输光纤与所述有源传输光纤通过所述光纤无源器件连接，所述无源传输光纤连接所述激光器主体，所述有源传输光纤连接所述光纤输出组件。
根据本发明提供一种的光缆式超快光纤激光器，所述无源传输光纤包括单模传输光纤和多模传输光纤。
根据本发明提供一种的光缆式超快光纤激光器，所述激光器主体包括激光种子源、泵浦源、激光器控制中心和输出光纤，所述激光器控制中心电性连接所述激光种子源和所述泵浦源，所述激光种子源和所述泵浦源均通过所述输出光纤连接所述光纤光缆。
根据本发明提供一种的光缆式超快光纤激光器，所述光纤输出组件包括准直器和压缩器，所述准直器的两端分别连接所述压缩器和所述光纤光缆。
本发明提供的光缆式超快光纤激光器，通过将光纤光缆和光纤输出组件设于激光器主体外，能将超快激光输出距离激光器主体数百米、甚至是数千米的目标位置，同时具有很高的峰值功率密度和工作稳定性，在一些如中远距离超快激光诱导或探测等应用中具有巨大价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的光缆式超快光纤激光器的结构示意图之一；
图2是图1中激光器主体的结构示意图；
图3是图1中光纤光缆的结构示意图；
图4是图1中光纤输出组件的结构示意图；
附图标记：
1：激光器主体； 11：激光种子源； 12：泵浦源；
13：激光器控制中心； 14：输出光纤； 14a：第一信号传输光纤；
14b：第一泵浦传输光纤； 2：光纤光缆； 21：无源传输光纤；
22：有源传输光纤； 22a：第一有源传输光纤； 22b：第二有源传输光纤；
23：光纤无源器件； 23a：三合一器件； 23b：泵浦合束器；
24：第二信号传输光纤； 25：第二泵浦传输光纤； 3：光纤输出组件；
31：准直器； 32：压缩器； 100：光缆式超快光纤激光器。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合图1至图4描述本发明的光缆式超快光纤激光器，如图1所示，该光缆式超快光纤激光器100包括激光器主体1、光纤光缆2和光纤输出组件3，光纤光缆2的两端分别连接激光器主体1和光纤输出组件3。
如图1和图2所示，激光器主体1用于产生脉冲激光；激光器主体1能产生所需的脉冲激光，具体地，如图2所示，在本实施例中，激光器主体1包括激光种子源11、泵浦源12、激光器控制中心13和输出光纤14，激光器控制中心13电性连接激光种子源11和泵浦源12，激光种子源11和泵浦源12均通过输出光纤14连接光纤光缆2，其中，激光种子源11用于产生低功率的超快脉冲激光，为后继的光纤放大系统提供种子脉冲，泵浦源12用于为后继的光纤放大系统提供能量，并且，激光种子源11和泵浦源12输出的激光通过输出光纤14传导进入光纤光缆2。进一步，激光种子源11可以包括不同波长的超快和皮秒激光种子源；泵浦源12可以包括不同波长的、单模或多模激光二极管泵浦或其他形式的泵浦。
如图1和图3所示，光纤光缆2用于对脉冲激光进行传输和中继放大，具体地，如图3所示，在本实施例中，光纤光缆2包括无源传输光纤21、有源传输光纤22和光纤无源器件23，无源传输光纤21与有源传输光纤22通过光纤无源器件23连接，无源传输光纤21连接激光器主体1，有源传输光纤22连接光纤输出组件3。光纤光缆2主要包括用于激光传输的无源传输光纤21(无源传输光纤21一般长达数百米，甚至数千米)、用于激光功率放大的有源传输光纤22(有源传输光纤22一般长达数十厘米，甚至数米)、以及用于连接无源传输光纤21与有源传输光纤22的光纤无源器件23。无源传输光纤21将脉冲激光传导到数百米至数千米远的同时，也将光脉冲的脉宽由原来的超快量级展宽至亚纳秒甚至纳秒量级，达到降低后续激光放大过程中非线性效应的目的，有利于后继光放大中获得更高的激光输出功率。有源传输光纤22用于将传输中的脉冲激光进一步地放大，以获得更高的激光输出功率。进一步，无源传输光纤21可以包括适用于不同波长的、具有不同芯径的普通光纤或保偏光纤；有源传输光纤22可以包括具有不同掺杂离子和掺杂浓度的、具有不同模场面积的光纤，该光纤可以为保偏或非保偏光纤，可以是采用单级或多级有源传输光纤，有源传输光纤22可以为不同种类的有源传输光纤。
如图1和图4所示，光纤输出组件3用于实现超快激光的空间光输出，具体地，如图4所示，在本实施例中，光纤输出组件3包括准直器31和压缩器32，准直器31的两端分别连接压缩器32和光纤光缆2，其中，准直器31用于将光纤传输的激光变为空间光输出的激光，压缩器32用于将放大后的脉冲激光的脉宽由纳秒量级压缩至超快量级。进一步，准直器31可以为含有包层功率剥除器、光纤末端端帽和激光准直器的复合器件；压缩器32可以为棱镜对、光栅对、啁啾布拉格体光栅等器件或其复合器件。
本发明提供的光缆式超快光纤激光器，通过将光纤光缆和光纤输出组件设于激光器主体外，能将超快激光输出距离激光器主体数百米、甚至是数千米的目标位置，同时具有很高的峰值功率密度和工作稳定性，在一些如中远距离超快激光诱导或探测等应用中具有巨大价值。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种光缆式超快光纤激光器，其特征在于，包括激光器主体、光纤光缆和光纤输出组件，所述光纤光缆的两端分别连接所述激光器主体和所述光纤输出组件；
所述激光器主体用于产生脉冲激光；
所述光纤光缆用于对脉冲激光进行传输和中继放大；
所述光纤输出组件用于实现超快激光的空间光输出。
2.根据权利要求1所述的光缆式超快光纤激光器，其特征在于，所述光纤光缆包括无源传输光纤、有源传输光纤和光纤无源器件，所述无源传输光纤与所述有源传输光纤通过所述光纤无源器件连接，所述无源传输光纤连接所述激光器主体，所述有源传输光纤连接所述光纤输出组件。
3.根据权利要求2所述的光缆式超快光纤激光器，其特征在于，所述无源传输光纤包括单模传输光纤和多模传输光纤。
4.根据权利要求1所述的光缆式超快光纤激光器，其特征在于，所述激光器主体包括激光种子源、泵浦源、激光器控制中心和输出光纤，所述激光器控制中心电性连接所述激光种子源和所述泵浦源，所述激光种子源和所述泵浦源均通过所述输出光纤连接所述光纤光缆。
5.根据权利要求1所述的光缆式超快光纤激光器，其特征在于，所述光纤输出组件包括准直器和压缩器，所述准直器的两端分别连接所述压缩器和所述光纤光缆。
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