CN100588053C - 皮秒脉冲光纤激光器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种皮秒脉冲光纤激光器，包括主谐振腔和外腔反馈部分，采用半导体激光器作为泵浦源，二向色镜和掺镱双包层光纤构成主谐振腔，经过准直透镜耦合到外腔，外腔中的声光调制器AOM采用拉曼—奈斯衍射，闪耀光栅对信号光产生的零级衍射光输出、高级光中的任一级反馈到主谐振腔中。结构简单、性价比高、可以实现宽调谐、窄线宽、稳定的皮秒脉冲激光输出。可广泛用于激光加工、激光医疗、激光打标、种子光源等领域。

Description

皮秒脉冲光纤激光器
技术领域
本发明涉及一种激光技术，尤其涉及一种皮秒脉冲光纤激光器。
背景技术
宽调谐、窄线宽的皮秒(ps)脉冲掺镱双包层光纤激光器在激光加工、太赫兹波和飞秒激光器的种子光源等方面有着巨大的应用价值。皮秒脉冲光纤激光器具有阈值低、低噪声、高信噪比、小型化和无需制冷等无可比拟的优点，特别是利用掺镱光纤制成的皮秒脉冲光纤激光器近年来成为太赫兹波和飞秒激光器种子光源中非常有吸引力的光源。
现有技术中的皮秒脉冲光纤激光器中，一种是主动锁模光纤激光器，AOM(声光调制器)采用的是Bragg(布拉格)衍射，此时经过AOM衍射后仅出现零级光和一级光，一级光经由光栅反馈回腔内，零级光输出。
上述现有技术至少存在以下缺点：脉冲周期取决于AOM的射频工作频率，输出的皮秒光脉冲的重复频率较低。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以输出更高重复频率的皮秒光脉冲的皮秒脉冲光纤激光器。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的皮秒脉冲光纤激光器，包括主谐振腔、外腔反馈部分，外腔反馈部分包括声光调制器AOM，所述AOM采用拉曼-奈斯衍射，所产生的衍射光中，零级光输出，高级光中的任一级反馈到所述主谐振腔中。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的皮秒脉冲光纤激光器，由于声光调制器AOM采用拉曼-奈斯衍射，所产生的衍射光中，零级光输出，高级光中的任一级反馈到主谐振腔中。可以输出更高重复频率的皮秒光脉冲。
附图说明
图1为本发明的皮秒脉冲光纤激光器的主谐振腔的结构示意图；
图2为本发明的皮秒脉冲光纤激光器的外腔反馈部分的结构示意图；
图3为本发明的具体实施例中的输出激光的脉冲能量与调谐波长之间的关系示意图；
图4为本发明的皮秒脉冲光纤激光器运转时的时域工作特性图。
具体实施方式
本发明的皮秒脉冲光纤激光器，其较佳的具体实施方式是，包括主谐振腔、外腔反馈部分。
其中，外腔反馈部分包括AOM(声光调制器)，AOM采用Raman-Nath(拉曼-奈斯)衍射，所产生的衍射光中，零级光输出，高级光中的任一级反馈到主谐振腔中。主谐振腔输出的激光经准直透镜准直后可以垂直入射到AOM的晶体表面。高级光可以是2级光、3激光至5级光中的任一级，也可以是更高级次的衍射光。AOM的调制频率可以大于或等于40MHz。
如图1所示，主谐振腔可以包括二向色镜3、掺镱双包层光纤4。
一个具体实施例中，主谐振腔自左向右可以依次包括半导体激光器1、耦合系统2、二向色镜3和掺镱双包层光纤4。半导体激光器1是泵浦源，激射波长可以为975nm。
主谐振腔的一个腔镜是二向色镜3，另一个腔镜是掺镱双包层光纤4的尾端直切端面A，尾端直切端面A的菲涅尔反射提供的反馈可以使半导体激光器1起振，这样二向色镜3和双包层掺镱光纤4本身就构成了谐振腔。泵浦光经过耦合系统2进入谐振腔中。
掺镱双包层光纤4的长度可以为20m，掺杂浓度可以为0.65mol％，在975nm处的吸收系数可以为5dB/m。掺镱双包层光纤可以为单横模光纤。
二向色镜3的参数为：在975nm处的反射率可以为97％，在1064nm处的反射率可以为0.2％。
如图2所示，外腔反馈部分可以包括闪耀光栅7，闪耀光栅7用于反馈和输出AOM(声光调制器6)产生的衍射光。
一个具体实施例中，外腔反馈部分自左向右可以依次包括准直透镜5、声光调制器6(AOM)和反射式闪耀光栅7。主谐振腔输出的激光经过掺镱双包层光纤4输出到外腔反馈部分，经准直透镜5准直后成为平行光，经过声光调制器6入射到闪耀光栅7上。闪耀光栅7对相应的激射波长产生反射式衍射，调节闪耀光栅7的水平旋转方向使得零级光输出，高级光中的任一级反馈到所述主谐振腔中。本发明中，由于声光调制器AOM采用拉曼-奈斯衍射，所产生的衍射光中，零级光输出，高级光中的一种或多种反馈到主谐振腔中，可以输出更高重复频率的皮秒光脉冲。
闪耀光栅7可以为反射式闪耀光栅，通过调节反射式闪耀光栅7，可以实现对输出激光的调谐和压窄线宽。反射式闪耀光栅7的中心波长可以为1064nm，高级光的衍射效率可以为35％。
具体反射式闪耀光栅7可以设有高度调节装置和水平方向的旋转装置。反射式闪耀光栅7也可以固定在高度可以调节、水平方向可以的旋转的工作台上，通过调节反射式闪耀光栅7的高度和水平方向实现宽调谐、窄线宽和稳定的激光脉冲输出。
本发明的具体实施例中，主谐振腔的腔长可以为外腔反馈部分的腔长的正整数倍。外腔反馈部分的腔长即指掺镱双包层光纤4的尾端直切端面A到闪耀光栅7的距离；主谐振腔的腔长指二向色镜3到掺镱双包层光纤4的尾端直切端面A的距离。
频移反馈腔的腔长与腔内的频移的乘积可以等于π，频移反馈腔的腔长指二向色镜3到闪耀光栅7的距离。
现有技术中，AOM采用Bragg衍射，Bragg衍射现象发生时入射激光与AOM的晶体表面并非垂直入射。经过AOM后仅出现零级光和一级光，一级光经由光栅反馈回腔内，零级光输出，此时脉冲周期取决于AOM的射频工作频率。
本发明中，激光垂直入射到AOM内晶体表面，经过晶体后激光发生Raman-Nath衍射，不仅有零级光、一级光，甚至有其他高级次的光(4、5级的光等)也能够出射，将某一高级次的光反馈回腔内，零级光输出，此时入射光与衍射光之间的频移量已经不再是AOM射频信号的频率。再根据频移反馈的腔长与腔内的频移乘积等于π，同样可以产生皮秒脉冲。若当主谐振腔腔长与外腔腔长满足一定的正整数比例关系时，产生脉冲的重复频率即为该正整数与高级光频移量的乘积。
因此，可以得到更高重复频率的输出皮秒光脉冲，且允许的失谐范围较大，能够在较宽的范围内进行调谐，一般能够达到几十个纳米。结构简单、性价比高、可以实现宽调谐、窄线宽、稳定的皮秒脉冲激光输出。可广泛用于激光加工、激光医疗、激光打标、种子光源等领域。
如图3所示，为本发明的具体实施例的输出激光的脉冲能量与调谐波长之间的关系。从中可以看出调谐范围较宽，已经达到60nm。
如图4所示，为本发明的皮秒脉冲光纤激光器运转得到的重频1GHz、脉宽40ps激光的时域特性，可以得到稳定的皮秒脉冲激光。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1、一种皮秒脉冲光纤激光器，包括主谐振腔、外腔反馈部分，所述外腔反馈部分包括声光调制器AOM，其特征在于，所述AOM采用拉曼-奈斯衍射，所产生的衍射光中，零级光输出，高级光中的任一级反馈到所述主谐振腔中；
所述主谐振腔包括二向色镜、掺镱双包层光纤；所述外腔反馈部分包括闪耀光栅，所述闪耀光栅用于反馈和输出所述AOM产生的衍射光；
所述闪耀光栅为反射式闪耀光栅，通过调节所述反射式闪耀光栅，实现对输出激光的调谐和压窄线宽；
所述主谐振腔的腔长为所述外腔反馈部分的腔长的正整数倍；
所述主谐振腔的腔长为所述二向色镜到所述掺镱双包层光纤尾端直切端面的距离；所述外腔反馈部分的腔长指所述掺镱双包层光纤的尾端直切端面到所述闪耀光栅的距离；
频移反馈腔的腔长与腔内的频移的乘积等于π，所述频移反馈腔的腔长指所述二向色镜到所述闪耀光栅的距离。
2、根据权利要求1所述的皮秒脉冲光纤激光器，其特征在于，所述主谐振腔输出的激光经准直透镜准直后垂直入射到所述AOM的晶体表面。
3、根据权利要求1所述的皮秒脉冲光纤激光器，其特征在于，所述反射式闪耀光栅设有高度调节装置和水平方向的旋转装置。
4、根据权利要求1所述的皮秒脉冲光纤激光器，其特征在于，所述高级光包括2级光至5级光中的任一级。
5、根据权利要求1所述的皮秒脉冲光纤激光器，其特征在于，所述AOM的调制频率大于或等于40MHz。
6、根据权利要求1所述的皮秒脉冲光纤激光器，其特征在于，所述掺镱双包层光纤为单横模光纤。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US9290008B1 (en) 2011-09-20 2016-03-22 Nlight Photonics Corporation Laser marking method and system
CN103151705B (zh) * 2013-02-16 2014-12-03 哈尔滨工业大学 结合液晶空间光调制器与声光调制器的Littrow外腔式激光器及其调谐方法
CN103245292B (zh) * 2013-05-09 2015-07-22 哈尔滨工业大学 一种超分辨声光调制共焦成像装置与方法
CN106654850A (zh) * 2015-07-14 2017-05-10 中国科学院大连化学物理研究所 深紫外-可见区波长连续可调的纳秒及皮秒脉冲激光器
US9837784B2 (en) * 2015-12-28 2017-12-05 Nlight, Inc. Fully controllable burst shaping individual pulses from picosecond fiber lasers
CN110112652A (zh) * 2019-05-16 2019-08-09 中国科学院半导体研究所 外腔可调谐激光器及波长调谐方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
自启动、宽调谐的ps掺Yb双包层光纤激光器. 胡姝玲，杨广荣，高春清，吕福云.光电子.激光，第16卷第9期. 2005
自启动、宽调谐的ps掺Yb双包层光纤激光器. 胡姝玲，杨广荣，高春清，吕福云.光电子.激光，第16卷第9期. 2005 *
超短光脉冲实验技术. 吕福云，袁树忠.物理实验，第10卷第6期. 1990
超短光脉冲实验技术. 吕福云，袁树忠.物理实验，第10卷第6期. 1990 *

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