CN101667709A - 可调谐高功率光纤皮秒激光系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可调谐高功率光纤皮秒激光系统，该系统包括种子源、一级光纤预放大器、可调谐滤波器、二级光纤预放大器以及主放大器；种子源和可调谐滤波器通过一级光纤预放大器相连；可调谐滤波器和主放大器通过二级光纤预放大器相连。本发明提供了一种光谱宽度和范围可调谐的、高功率输出的、结构紧凑，容易操作调试的可调谐高功率光纤皮秒激光系统。
Description
技术领域
本发明涉及一种可产生高功率光纤皮秒激光系统，尤其涉及一种可调谐高功率光纤皮秒激光系统。
背景技术
光纤激光器以结构紧凑，发光稳定，光束质量优，散热效果好，功率转换效率高以及较长的使用寿命而成为激光领域最热门的研究方向之一。其中，脉冲光纤激光是将光纤谐振腔内存储的能量在极短时间内释放出来，使输出激光的峰值功率比连续光要高出好几个数量级，以满足实际应用的需要。随着双包层光纤，光子晶体光纤，以及大功率半导体激光器的广泛应用，光纤激光器进入了一个蓬勃发展的阶段，也极大的推动了脉冲光纤激光器的发展，具有一定重复频率和高能量的脉冲激光器已被人们所特别青睐。光纤激光器在科学研究，国民经济和国家安全方面都有广泛的应用：在工业上，随着功率的不断提高，可利用光纤激光器进行激光产品定标、精密切割、激光雕刻、激光焊接、精密打孔、激光检测、微弯曲、激光测量等；在通信上，光纤激光器不仅能产生连续的激光输出，而且可以产生皮秒、飞秒等超短脉冲激光，它在降低阈值，加宽波长范围，波长可调谐性能方面已经取得了很大的发展，其中光孤子通信是走向实用化的主要技术，它已经实现了信号传输的高速度和高质量。在军事上，高功率的皮秒激光器在干扰对方仪器设备和损伤光电探测元件及光学器件起到致盲作用上已经取得一定的应用。另外高功率光纤激光器以其无比卓越的性价比，在激光加工、激光医疗、激光雷达等诸方面也正得到了日益广泛的应用。
目前掺杂光纤总类繁多，与其它掺杂光纤相比，掺镱光纤能级比较简单，泵浦-信号转换效率高，不存在对泵浦光或信号光的激发态吸收，不存在浓度淬灭效应，可以有更高的掺杂浓度，有较宽的吸收光谱(800～1064nm)，可以有多种泵浦源，辐射光谱宽(975～1200nm)。满足多种重要波段的使用。为了配合不同场合的使用，波长可调谐的激光器给人们带来了很多方便。
运用多级光纤放大装置，将低功率的脉冲激光放大为可调谐高功率皮秒脉冲激光，在国内外还没有发现具体的可调谐高功率皮秒激光系统，因此建立一种光谱宽度和范围可调谐的高功率光纤皮秒激光系统非常有必要。
发明内容
为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种光谱宽度和范围可调谐的、高功率输出的、结构紧凑，容易操作调试的可调谐高功率光纤皮秒激光系统。
本发明的技术解决方案是：本发明提供了一种可调谐高功率光纤皮秒激光系统，其特殊之处在于：所述可调谐高功率光纤皮秒激光系统包括种子源、一级光纤预放大器、可调谐滤波器、二级光纤预放大器以及主放大器；所述种子源通过一级光纤预放大器和可调谐滤波器相连；所述可调谐滤波器通过二级光纤预放大器和主放大器相连。
上述一级光纤预放大器包括第一抽运激光器、第一波分复用器、第一掺镱增益光纤；第一抽运激光器通过第一波分复用器注入第一掺镱增益光纤中；所述第一掺镱增益光纤和可调谐滤波器相连。
上述二级光纤预放大器包括第二抽运激光器、第二波分复用器、第二掺镱增益光纤；所述第二抽运激光器和第二波分复用器相连后注入第二掺镱增益光纤中；所述第二掺镱增益光纤和主放大器相连。
上述主放大器包括第三隔离器、第三抽运激光器、第三掺镱增益光纤；所述第三隔离器和第三抽运激光器相连后注入第三掺镱增益光纤中。
上述可调谐高功率光纤皮秒激光系统还包括第一隔离器和第二隔离器，所述种子源通过第一隔离器和一级光纤预放大器相连，所述一级光纤预放大器通过第二隔离器和可调谐滤波器相连。
上述种子源是增益开关半导体激光器。
上述第三掺镱增益光纤是大模场双包层掺镱增益光纤。
上述一级光纤预放大器由三级放大器级联。
上述二级光纤预放大器由两级放大器级联。
本发明的优点是：
1、光谱宽度和范围可调谐。本发明采用可调谐滤波器得到了光谱范围在1054-1074nm内的波长可调谐输出。
2、高功率输出。本发明采用多级光纤放大器，极大提高了功率的放大倍数。
3、结构紧凑，容易操作调试。本发明全由光纤器件构成，结构紧凑，容易操作调试。
4、较宽的光谱输出。本发明所采用的光纤放大增益介质采用掺镱光纤，得到了理想的光谱范围及实现了较宽的光谱输出。
5、全光纤化、增益效果明显。本发明在单级预放大器中采用级联放大的方法，保证了较高的增益，同时减小了放大过程中的自发辐射放大(AmplifiedSpontaneous Emission简称ASE)。且本发明所采用的主放大器采用大模场的双包层光纤放大模块，抽运光、信号光和增益光纤通过一个光纤合波器实现全光纤化，同时也得到了理想的增益。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明较佳实施例的结构示意图；
图3为本发明种子源光谱图；
图4为本发明的种子源经一级预放大后的光谱图；
图5为本发明经主放大器的输出光谱图。
具体实施方式
参见图1，本发明提供了一种可调谐高功率光纤皮秒激光系统，该系统包括种子源1、一级光纤预放大器2、可调谐滤波器3、二级光纤预放大器4以及主放大器5；种子源1通过一级光纤预放大器2和可调谐滤波器3相连；可调谐滤波器3通过二级光纤预放大器4和主放大器5相连。
参见图2，其中一级光纤预放大器2包括第一抽运激光器7、第一波分复用器8、第一掺镱增益光纤YDF9；第一抽运激光器7通过第一波分复用器8注入第一掺镱增益光纤9中；二级光纤预放大器4包括第二抽运激光器11、第二波分复用器12、第二掺镱增益光纤13；第二抽运激光器11和第二波分复用器12相连后注入第二掺镱增益光纤13中；主放大器5还包括第三隔离器14、第三抽运激光器15、第三掺镱增益光纤LMAYDF 17；第三隔离器14和第三抽运激光器15通过合波器16相连后注入第三掺镱增益光纤17中；可调谐高功率光纤皮秒激光系统还包括第二隔离器10，一级光纤预放大器2和可调谐滤波器3通过第二隔离器10相连。
该可调谐高功率光纤皮秒激光系统还包括第一隔离器6和第二隔离器10，种子源1通过第一隔离器6和一级光纤预放大器2相连，一级光纤预放大器2通过第二隔离器10和可调谐滤波器3相连。种子源1是增益开关半导体激光器。第三掺镱增益光纤17是大模场双包层掺镱增益光纤。
种子源1输出平均功率为15μW，光谱宽度为8nm，中心波长为1068nm，重复频率为1MHz的信号光；种子源1增益半导体激光器后连接第一隔离器6；第一隔离器6后面连接第一波分复用器8；经第一波分复用器8连接信号输入光纤和第一抽运激光器7，信号光和泵浦光注入第一增益光纤9中进行预放大，输出平均功率为40mW，输出光谱宽度为20nm。初次预放大的脉冲激光通过第二隔离器10然后输入可调谐滤波器3，输出激光线宽可在0.8-2.0nm范围内连续调谐，且光谱调谐范围为1054-1074nm。在可调谐滤波器3之后连接第二波分复用器12；经第二波分复用器12连接信号输入光纤和第二抽运激光器11，信号光和泵浦光注入第二掺镱增益光纤13中进行第二次预放大，不同波长激光输出功率达到40-70mW。第二次预放大的脉冲激光通过第三隔离器14输入主放大器5，其采用大模场的双包层光纤放大模块，抽运光、信号光和第三掺镱增益光纤17通过一个光纤合波器16实现全光纤化。实现了2W的激光输出。
一级光纤预放大器2由三级放大器级联；二级光纤预放大器4由两级放大器级联。在一级光纤预放大器2中，第一抽运激光器7通过分束器分成三束抽运光，分别注入三段级联的增益光纤。在二级光纤预放大器4中，第二抽运激光器11通过分束器分成两束抽运光，分别注入两段级联的增益光纤。
参见图3，种子源光谱图。其中心波长为1068nm，光谱宽度为8nm。
参见图4，经一级预放大后的光谱图。光谱宽度为20nm。波长范围为1054-1074nm。
参见图5，主放大器的输出光谱图。
Claims (9)
1、一种可调谐高功率光纤皮秒激光系统，其特征在于：所述可调谐高功率光纤皮秒激光系统包括种子源、一级光纤预放大器、可调谐滤波器、二级光纤预放大器以及主放大器；所述种子源通过一级光纤预放大器和可调谐滤波器相连；所述可调谐滤波器通过二级光纤预放大器和主放大器相连。
2、根据权利要求1所述的可调谐高功率光纤皮秒激光系统，其特征在于：所述一级光纤预放大器包括第一抽运激光器、第一波分复用器、第一掺镱增益光纤；第一抽运激光器通过第一波分复用器注入第一掺镱增益光纤中；所述第一掺镱增益光纤和可调谐滤波器相连。
3、根据权利要求1所述的可调谐高功率光纤皮秒激光系统，其特征在于：所述二级光纤预放大器包括第二抽运激光器、第二波分复用器、第二掺镱增益光纤；所述第二抽运激光器和第二波分复用器相连后注入第二掺镱增益光纤中；所述第二掺镱增益光纤和主放大器相连。
4、根据权利要求1所述的可调谐高功率光纤皮秒激光系统，其特征在于：所述主放大器包括第三隔离器、第三抽运激光器、第三掺镱增益光纤；所述第三隔离器和第三抽运激光器相连后注入第三掺镱增益光纤中。
5、根据权利要求1或2或3或4所述的可调谐高功率光纤皮秒激光系统，其特征在于：所述可调谐高功率光纤皮秒激光系统还包括第一隔离器和第二隔离器，所述种子源通过第一隔离器和一级光纤预放大器相连，所述一级光纤预放大器通过第二隔离器和可调谐滤波器相连。
6、根据权利要求5所述的可调谐高功率光纤皮秒激光系统，其特征在于：所述种子源是增益开关半导体激光器。
7、根据权利要求4所述的可调谐高功率光纤皮秒激光系统，其特征在于：所述第三掺镱增益光纤是大模场双包层掺镱增益光纤。
8、根据权利要求2所述的可调谐高功率光纤皮秒激光系统，其特征在于：所述一级光纤预放大器由三级放大器级联。
9、根据权利要求3所述的可调谐高功率光纤皮秒激光系统，其特征在于：所述二级光纤预放大器由两级放大器级联。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20100310 |