CN101102032A - 稳定的高重复频率声光调q光纤激光器 - Google Patents

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楼祺洪
赵宏明
周军
董景星
魏运荣
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Abstract

一种稳定的高重复频率声光调Q光纤激光器，其特征在于它依次包括：第一谐振腔镜、具有纤芯的掺杂光纤、准直透镜、声光Q开关和第二谐振腔镜，所述的第二谐振腔镜位于所述的声光Q开关的一级衍射光方向，声光Q开关的零级方向为激光输出方向，所述的声光Q开关由声光驱动器驱动，该声光驱动器的输入端接信号发生器的输出端，所述的信号发生器输出信号的重复频率变化范围与激光输出的重复频率变化范围相适应可调。本发明具有紧凑、灵活、输出脉冲宽度窄、脉冲重复频率及脉冲峰值功率高的特点。

Description

稳定的高重复频率声光调Q光纤激光器
技术领域
本发明涉及光纤激光器，特别是一种稳定的高重复频率的声光调Q的光纤激光器，输出在几百到兆赫兹、脉冲宽度几个十纳秒到近百纳秒、高峰值功率的全光纤激光器。
背景技术
高重复频率、高峰值功率激光器，在激光测距、材料加工、通信、遥感、国防工程等领域有着十分重要的应用。在先技术采用激光二极管(LD)端面泵浦的全光纤声光调Q激光器，参见文献[Opt.Commun.244，315-319，2005]，采用这种调Q方式，输出脉冲重复频率低，脉冲宽度比较长，峰值功率低，文章得到了最高重复频率120kHz，输出脉冲宽度1微秒左右，与此同时，调Q脉冲中寄生的锁模现象增加了调Q脉冲的不稳定性，随着声光调Q开关的重复频率提高，脉冲宽度急剧增大。这些对声光调Q的光纤激光器的利用极为不利。
发明内容
本发明旨在克服上述在先技术的不足，提供一种稳定的高重复频率的声光调Q光纤激光器，该激光器应具有紧凑、灵活、输出脉冲宽度窄、脉冲重复频率及脉冲峰值功率高的特点。
本发明的技术解决方案如下：
一种稳定的高重复频率声光调Q光纤激光器，其特征在于它依次包括：第一谐振腔镜、具有纤芯的掺杂光纤、准直透镜、声光Q开关和第二谐振腔镜，所述的第二谐振腔镜位于所述的声光Q开关的一级衍射光方向，声光Q开关的零级方向为激光输出方向，所述的声光Q开关由声光驱动器驱动，该声光驱动器的输入端接信号发生器的输出端，所述的信号发生器输出信号的重复频率变化范围与激光输出的重复频率变化范围相适应可调。
所述的纤芯中掺杂有稀土离子，且其后端面有一小的倾角。
所述的信号发生器在要求输出的激光重复频率变化范围可调，且输出电平的门时间在几纳秒到几十微秒连续可调。
所述的第一谐振腔镜对泵浦光高透，对激光波长高反，其位置紧靠所述的光纤端面，但不接触；第二谐振腔镜对激光波长高反。
所述的第一谐振腔镜和第二谐振腔镜分别由所述的光纤两端的第一光纤光栅和第二光纤光栅构成，所述的第一光纤光栅对泵浦光高透，对激光波长高反，所述的第二光纤光栅对激光波长高反。
所述的声光开关是两端都是光纤耦合输出的全光纤声光开关。
泵浦激光由第一谐振腔镜的端面输入，在由掺杂光纤，谐振腔镜做成的谐振腔内，往返增益。激光通过准直透镜进入声光开关。声光驱动器，在信号发生器的触发下，周期性驱动声光开关来周期性调制腔内的损耗，最终实现了光纤激光器的脉冲输出。本发明的另一结构是全光纤声光调Q光纤激光器，不同的是激光在两个光纤光栅组成的谐振腔反馈下增益，而声光开关通过输入端尾纤与掺杂光纤连接起来。
本发明的技术效果：
本发明采用声光Q开关作为光束分束器，其中一级衍射光作为腔内激光的增益，通过调制一级衍射来调制腔内的损耗。而且与此同时，一级衍射的剩余损耗光，即零级方向作为输出。
与在先技术声光调Q对相比，本发明用直接的声光Q开关的损耗光输出，使光纤激光器紧凑、简单，避免了额外的损耗，提高了激光输出效率。
脉冲的稳定性及脉冲宽度直接与信号发生器输出脉冲宽度有关，方便使用调节，避免了在先技术声光调Q脉冲中的锁模现象，极大地提高了输出调Q脉冲的稳定性和可靠性。
输出脉冲宽度降低，峰值功率显著提高，尤其是在高重复频率输出脉冲，其脉冲宽度随调制重复频率增大无明显关系。
附图说明
图1为本发明稳定的高重复频率声光调Q光纤激光器结构示意图；
图2为本发明稳定的高重复频率声光调Q光纤激光器全光纤装置示意图。
具体实施方式：
请先参阅图1，图1为本发明稳定的高重复频率声光调Q光纤激光器实施例1的结构示意图，由图可见，本发明稳定的高重复频率声光调Q光纤激光器，依次包括：第一谐振腔镜1、具有纤芯3的掺杂光纤2、准直透镜4、声光Q开关5和第二谐振腔镜8，所述的第二谐振腔镜8位于所述的声光Q开关5的一级衍射光方向，声光Q开关5的零级方向为激光输出方向，所述的声光Q开关5由声光驱动器6驱动，该声光驱动器6的输入端接信号发生器7的输出端，所述的信号发生器7输出信号的重复频率变化范围与激光输出的重复频率变化范围相适应可调。
请参阅图2，图2为本发明稳定的高重复频率声光调Q光纤激光器实施例2的全光纤装置示意图。实施例2和实施例1相比，特点是：所述的第一谐振腔镜1和第二谐振腔镜8分别由所述的光纤2两端的第一光纤光栅9和第二光纤光栅10构成，所述的第一光纤光栅9对泵浦光高透，对激光波长高反，所述的第二光纤光栅10对激光波长高反。所述的声光开关5为两端都是光纤耦合输出的全光纤声光开关。
声光调Q光纤激光器装置，通过调节信号发生器的调制频率和脉冲宽度来达到输出脉冲的稳定性和相应的脉冲重复频率。
实施例1的具体采用中心波长975nm，功率5W左右半导体激光器端面泵浦图1激光装置，采用的双包层光纤长度为4m，纤芯中掺杂Yb3+，内包层尺寸为D型600×650um(NA＝0.47)，纤芯直径为40um(NA＝0.06)，通过调节信号发生器信号脉冲宽度(500ns左右)及信号重复频率(与输出激光脉冲重频相同)，该激光器输出脉冲重频可以高达1.5MHz以上，脉冲宽度75ns，脉冲稳定性优于90％以上。
总上所述，本发明与先前技术相比，本发明稳定的高重复频率声光调Q光纤激光器具有紧凑、灵活、输出脉冲宽度窄、脉冲重复频率及脉冲峰值功率高的特点，大大提高了声光调Q脉冲光纤激光器的重频范围。

Claims (5)

1、一种稳定的高重复频率声光调Q光纤激光器，其特征在于它依次包括：第一谐振腔镜(1)、具有纤芯(3)的掺杂光纤(2)、准直透镜(4)、声光Q开关(5)和第二谐振腔镜(8)，所述的第二谐振腔镜(8)位于所述的声光Q开关(5)的一级衍射光方向，声光Q开关(5)的零级方向为激光输出方向，所述的声光Q开关(5)由声光驱动器(6)驱动，该声光驱动器(6)的输入端接信号发生器(7)的输出端，所述的信号发生器(7)输出信号的重复频率变化范围与激光输出的重复频率变化范围相适应可调。
2、根据权利要求1所述的稳定的高重复频率声光调Q光纤激光器，其特征在于所述的光纤(2)的后端面有一小的倾角。
3、根据权利要求1所述的稳定的高重复频率声光调Q光纤激光器，其特征在于所述的第一谐振腔镜(1)，对泵浦光高透，对激光波长高反，其位置紧靠光纤端面，但不接触；第二谐振腔镜(8)，对激光波长高反。
4、根据权利要求1所述的稳定的高重复频率声光调Q光纤激光器，其特征在于所述的第一谐振腔镜(1)和第二谐振腔镜(8)分别由所述的光纤(2)两端的第一光纤光栅(9)和第二光纤光栅(10)构成，所述的第一光纤光栅(9)对泵浦光高透，对激光波长高反，所述的第二光纤光栅(10)对激光波长高反。
5、根据权利要求4所述的稳定的高重复频率声光调Q光纤激光器，其特征在于所述的声光开关(5)为两端都是光纤耦合输出的全光纤声光开关。
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