CN214752523U - 一种双谐振腔结构的光纤激光实验教学装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于光纤激光类教学仪器技术领域，提供了一种双谐振腔结构的光纤激光实验教学装置。本实验教学装置将环形谐振腔光纤激光器和线性谐振腔光纤激光器集成于同一实验装置，通过光纤耦合器和三个光路控制开关切换两种谐振腔结构，利用一套教学设备实现两种谐振腔光纤激光器原理的学习，集成度高，便于学生对两种谐振腔激光器进行比较学习，加深相关内容的掌握和理解。实验过程中，光纤激光器可自行组装，提升了实验教学的直观性，增加了实验的自主开发性。

Description

一种双谐振腔结构的光纤激光实验教学装置

技术领域

本实用新型涉及光纤激光类教学仪器技术领域，尤其涉及一种双谐振腔结构的光纤激光实验教学装置。

背景技术

光纤激光器，以其独有的高效转换波长特性、高输出功率、高光束质量、窄线宽、低阈值、简单紧凑的结构等诸多优点，在光纤传感、光纤通信、医疗、军事、工业加工和科学研究等领域具有广泛的应用前景。为了培养光纤激光领域的创新性人才，许多高校已经开设激光原理、激光技术与应用、光纤通信基础等相关理论和实践课程，其中光纤激光器的教学实验成为学生掌握和理解激光原理和技术的重要教学环节。

现有的本科教学用的光纤激光实验教学装置存在一些不足之处：(1)教学实验装置中谐振腔结构设计单一，不利于学生对光纤激光器的环形谐振腔和线形谐振腔结构特性进行比较和学习；(2)实验用的大部分光纤器件都是封装好的，并不能直观理解光纤激光器的内部结构和受激辐射原理；(3)学生无法根据现有的光纤激光教学实验装置进行新的实验内容设计和开发；针对上述技术的不足，本实用新型设计一种结构简单，具有双谐振腔结构的光纤激光教学实验仪器。

实用新型内容

本实用新型的实施提供了一种双谐振腔结构的教学实验装置，是为了解决现有光纤激光教学实验装置结构单一、直观性差、开发性不足的问题。

为达到上述目的，本实用新型实施采取如下技术方案：

一种双谐振腔结构的光纤激光实验教学装置，包括泵浦光源1、波分复用器 2、掺铒光纤3、一号光路开关4、环形器5、二号光路开关6、光纤全反射镜7、光纤耦合器8、光纤布拉格光栅9、光谱测量模块10、三号光路开关11和光功率计12；泵浦光源1连接波分复用器2的一个输入端口，二号光路开关6连接波分复用器2的另一输入端口，两束输入光通过波分复用器2得到合并；掺铒光纤3一端与波分复用器2的输出端口相连，掺铒光纤3的另一端与一号光路开关4相连；一号光路开关4的两个输出端分别连接环形器5和光纤耦合器8，环形器5的另两个端口与二号光路开关6和光纤耦合器8连接；二号光路开关6和光纤全反射镜7相连；光纤耦合器8的合光端口与光纤布拉格光栅9连接，光纤布拉格光栅9与三号光路开关11相连；三号光路开关11的两个输出端分别连接光谱测量模块10和光功率计12。

所述泵浦光源1的功率可在0～360mw之间进行调节。

所述光纤布拉格光栅9的反射率等于90％，中心波长1550nm。

所述光谱测量模块10的测量范围在1505～1585nm。

所述光功率计12的测量范围在850～1650nm。

本实用新型的原理如下：泵浦激光器的输出端与波分复用器的2输入端一侧连接，波分复用器2的输出端与掺铒光纤3相连，掺铒光纤3在泵浦光源1的激励下，铒离子受激跃迁到泵浦能级，随后迅速通过无辐射跃迁转移到亚稳态能级，再从亚稳态跃迁到基态产生自发辐射荧光，随着泵浦功率的增强，处在亚稳态上粒子数量逐渐增多，实现粒子数反转，这时产生的受激辐射经过一号光路开关4和环形器5到达光纤布拉格光栅9，光纤布拉格光栅9类似于一个窄带的滤波器，对特定波长的光具有选择性反射作用，反射光再经过环形器5和二号光路开关6回到波分复用器2输入端的另一侧，此时为环形腔光纤激光器，激光由光纤布拉格光栅9透射输出；当一号光路开关4切换至与光纤耦合器8相连，二号光路开关6切换至与光纤全反射镜7相连时，全反射镜使腔内光完全反射，光纤布拉格光栅9仅反射部分光，高强度激光通过光纤布拉格光栅9透射输出，此时为线性腔光纤激光器。

本实用新型的有益效果：

本实用新型将环形谐振腔光纤激光器和线性谐振腔光纤激光器集成于同一实验装置，通过光纤耦合器和三个光路控制开关切换两种谐振腔结构，利用一套教学设备实现两种谐振腔光纤激光器原理的学习，集成度高，便于学生对两种谐振腔激光器进行比较学习，加深相关内容的掌握和理解。实验过程中，光纤激光器可自行组装，提升了实验教学的直观性，增加了实验的自主开发性。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图中：1泵浦光源，2波分复用器，3掺铒光纤，4一号光路开关，5环形器， 6二号光路开关，7光纤全反射镜，8光纤耦合器，9光纤布拉格光栅，10光谱测量模块，11三号光路开关，12光功率计。

具体实施方式

以下结合技术方案和附图说明详细叙述本实用新型的具体实施方法。

在图1中，本实施方案所述的一种双谐振腔结构的光纤激光实验教学装置，包括：泵浦光源1，波分复用器2，掺铒光纤3，一号光路开关4，环形器5，二号光路开关6，光纤全反射镜7，光纤耦合器8，光纤布拉格光栅9，光谱测量模块 10，三号光路开关11，光功率计12；

对泵浦光源1进行电流调制发射泵浦激光进入波分复用器2的输入端一侧，波分复用器2与掺铒光纤3连接，掺铒光纤3受到泵浦光源1的激励会产生受激辐射，当一号光路开关4切换至与环形器5相连，受激辐射光经过光纤耦合器8到达光纤布拉格光栅9，光纤布拉格光栅9对受激辐射光具有选择性的反射作用，将一部分光反射回光纤耦合器8再经过环形器5，最后经过二号光路开关6回到波分复用器2输入端的另一侧，此时形成环形腔光纤激光器。当一号光路开关4切换至与光纤耦合器8连接，二号光路开关6切换至与光纤全反射镜7相连，受激辐射光在光纤布拉格光栅9和光纤全反射镜7之间进行震荡输出，此时为线性腔光纤激光器。其中，光纤布拉格光栅9的反射中心波长为1550nm，反射率等于90％，两种谐振腔结构产生的激光均由光纤布拉格光栅9射出，三号光路开关11切换至光谱测量模块10相连，可以测量激光输出的光谱图形，当三号光路开关11与光功率计12相连，可测量激光器的输出功率。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种双谐振腔结构的光纤激光实验教学装置，其特征在于，该实验教学装置包括泵浦光源(1)、波分复用器(2)、掺铒光纤(3)、一号光路开关(4)、环形器(5)、二号光路开关(6)、光纤全反射镜(7)、光纤耦合器(8)、光纤布拉格光栅(9)、光谱测量模块(10)、三号光路开关(11)和光功率计(12)；泵浦光源(1)连接波分复用器(2)的一个输入端口，二号光路开关(6)连接波分复用器(2)的另一输入端口，两束输入光通过波分复用器(2)得到合并；掺铒光纤(3)一端与波分复用器(2)的输出端口相连，掺铒光纤(3)的另一端与一号光路开关(4)相连；一号光路开关(4)的两个输出端分别连接环形器(5)和光纤耦合器(8)，环形器(5)的另两个端口与二号光路开关(6)和光纤耦合器(8)连接；二号光路开关(6)和光纤全反射镜(7)相连；光纤耦合器(8)的合光端口与光纤布拉格光栅(9)连接，光纤布拉格光栅(9)与三号光路开关(11)相连；三号光路开关(11)的两个输出端分别连接光谱测量模块(10)和光功率计(12)。

2.根据权利要求1所述的一种双谐振腔结构的光纤激光实验教学装置，其特征在于，所述的泵浦光源(1)的功率在0～360mw之间进行调节。

3.根据权利要求1或2所述的一种双谐振腔结构的光纤激光实验教学装置，其特征在于，所述的光纤布拉格光栅(9)的反射率等于90％，中心波长1550nm。

4.根据权利要求1或2所述的一种双谐振腔结构的光纤激光实验教学装置，其特征在于，所述的光谱测量模块(10)的测量范围在1505～1585nm。

5.根据权利要求3所述的一种双谐振腔结构的光纤激光实验教学装置，其特征在于，所述的光谱测量模块(10)的测量范围在1505～1585nm。

6.根据权利要求1、2或5所述的一种双谐振腔结构的光纤激光实验教学装置，其特征在于，所述的光功率计(12)的测量范围在850～1650nm。

7.根据权利要求3所述的一种双谐振腔结构的光纤激光实验教学装置，其特征在于，所述的光功率计(12)的测量范围在850～1650nm。

8.根据权利要求4所述的一种双谐振腔结构的光纤激光实验教学装置，其特征在于，所述的光功率计(12)的测量范围在850～1650nm。

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