CN102856784A

CN102856784A - 一种线性腔主动调q全光纤激光器

Info

Publication number: CN102856784A
Application number: CN2012103291565A
Authority: CN
Inventors: 张震宇; 房强
Original assignee: SHANDONG HAIFU PHOTON TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHANDONG HAIFU PHOTON TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-09-07
Filing date: 2012-09-07
Publication date: 2013-01-02

Abstract

本发明涉公开了一种线性腔主动调Q全光纤激光器，其特征在于腔形为线形腔，泵浦半导体激光器的输出尾纤连接于光纤合束器的泵浦输入端口，光纤合束器的输出光纤端口连接高反光纤布拉格光栅，高反光纤布拉格光栅的另一端与增益光纤焊接在一起，增益光纤的另一端与写制于保偏光纤上的低反射率光纤布拉格光栅相焊接，调压电元件制信号驱动电路用来驱动压电元件周期性按压腔内光纤以调制光的偏振方向，低反射率光纤布拉格光栅另一端与光纤隔离器输入端与相连，输出光纤与光纤隔离器的输出端相连接，具有插入损耗小、结构简化、激光脉冲重复频率高、成本低易于产业化、可以在激光腔内使用大芯径双包层增益光纤，从而便于得到高能量高功率激光脉冲。

Description

一种线性腔主动调Q全光纤激光器

技术领域

本发明涉及一种光纤激光器，尤其是一种结构紧凑的线性腔主动调Q全光纤激光器。

背景技术

众所周知，光纤激光器是以掺杂稀土元素的光纤为增益介质的激光器，通过掺杂不同的稀土元素，如饵（Er），镒（Yb），铥（Tm），钬（Ho），钕（Nd）等，光纤激光器的工作波段覆盖了从紫外到中红外。与其他激光器相比，光纤激光器具有激光工作阈值低，能量转化率高、输出光束质量好、结构紧凑稳定、无需光路调整、散热性能好、使用寿命长和无需维护等鲜明特点，因此得到快速发展以及广泛地应用。目前，连续输出的光纤激光器的输出功率已达万瓦，已经广泛应用到材料处理加工、焊接、打标等领域。

脉冲型的光纤激光器能提供高的峰值功率和脉冲能量，在一些应用领域得到了广泛应用。调Q是一种得到高脉冲能量和峰值功率的有效方法。调Q激光器基本原理是在激光腔内插入损耗器件，使其激光振荡阈值升高，处于低Q值状态下不能形成激光震荡。由于泵浦光的存在，激光介质处于粒子数反转状态，当损耗器件在瞬间降低损耗时，腔内阈值降低，瞬间处于高Q值状态，在短时间内达到振荡阈值，形成激光脉冲输出。光纤激光器的调Q分为主动调Q与被动调Q两种方式，目前广泛应用的是主动调Q，主动调Q试通过外加信号控制激光器谐振腔内的损耗，改变腔内阈值来实现调Q。目前光纤激光器主动调Q的方法有很多种，如声光Q开光、电光Q开关、磁光Q开关等，其中较为实用以及应用广泛的是声光Q开关（AOM）。声光Q开关在固体激光器中大量使用，但是作为开关器件，它在光纤激光器中会带来很大的插入损耗，难以实现光纤激光器全光纤化。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种压电元件在激光腔外，在实现调Q的同时并没有带来插入损耗的线性腔主动调Q全光纤激光器。

本发明可以通过如下措施达到。

一种线性腔主动调Q全光纤激光器，包括泵浦半导体激光器、光纤合束器、高反射率光纤布拉格光栅、增益光纤、压电元件、压电元件调制信号驱动电路、低反射率光纤布拉格光栅、光纤隔离器和输出光纤，其特征在于腔形为线形腔，泵浦半导体激光器的输出尾纤连接于光纤合束器的泵浦输入端口，光纤合束器的输出光纤端口连接高反光纤布拉格光栅，高反光纤布拉格光栅的另一端与增益光纤焊接在一起，增益光纤的另一端与写制于保偏光纤上的低反射率光纤布拉格光栅相焊接，调压电元件制信号驱动电路用来驱动压电元件周期性按压腔内光纤以调制光的偏振方向，低反射率光纤布拉格光栅另一端与光纤隔离器输入端与相连，输出光纤与光纤隔离器的输出端相连接。

本发明所述的增益光纤可以是单包层光纤，也可以是双包层光纤，可以是任意稀土掺杂光纤（Yb，Er，Tm，Ho，Nd，等），也可以是多种稀土共掺光纤（Er/Yb, Tm/Ho, 等），增益光纤长度也不像单频光纤激光器那样受限制，可以使用相对较长的增益光纤从而得到相对较高的输出功率，所述的激光腔Q值与腔内光的偏振方向有关。

本发明所述的压电元件周期性按压腔内光纤改变光的偏振方向从而周期性调制光纤激光腔的Q值。

本发明用于调节激光腔Q值的元件增益光纤在激光腔系统之外，与使用声光、电光调制器的光纤激光器相比，没有在腔内使用大量非光纤元件，避免了这些元件带来的不可消除的插入损耗，减小了系统空间尺寸，化繁为简，真正实现全光纤。

本发明工作原理是激光腔镜由高反射率光纤布拉格光栅和低反射率光纤布拉格光栅一对光纤布拉格光栅（FBG）组成，高反射率光纤布拉格光栅FBG写制在非保偏光纤上，有一个带宽较宽的反射峰（比如0.3nm），低反射率光纤布拉格光栅FBG写制在保偏光纤上，这样它就提供两个反射峰，分别对应两个偏振模式，只有一个偏振反射峰与高反射率光纤布拉格光栅FBG反射峰对应，所以此激光腔的Q值与光的偏振方向相关，一个压电元件被用来按压腔内光纤以周期性调节腔内光的偏振方向从而周期性调制激光腔的Q值，从而周期性地满足激光震荡条件，形成激光脉冲，以此来实现主动调Q。

本发明具有以下优点：一是压电元件在激光腔外，在实现调Q的同时并没有带来插入损耗，简化激光器结构，实现了全光纤化；二是调制频率可以高达几百KHz，可以得到高重复频率的激光脉冲；三是相比于声光，电光调制器，压电元件成本较低，降低了光纤激光器成本，易于产业化；四是相比于使用带尾纤的声光，电光调制器的调Q激光器，可以在激光腔内使用大芯径双包层增益光纤，从而便于得到高能量高功率激光脉冲。

附图说明

图1是本发明的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

如图所示，一种线性腔主动调Q全光纤激光器，包括泵浦半导体激光器1、光纤合束器（combiner or WDM）2、高反射率光纤布拉格光栅3、增益光纤4、压电元件（piezoelectric element）5、压电元件调制信号驱动电路6、低反射率光纤布拉格光栅7、光纤隔离器8和输出光纤9，上述各组成部分的结构与现有技术相同，此不赘述，如增益光纤2可以是单包层光纤，也可以是双包层光纤，可以是任意稀土掺杂光纤（Yb，Er，Tm，Ho，Nd，等），也可以是多种稀土共掺光纤（Er/Yb, Tm/Ho, 等）。增益光纤长度也不像单频光纤激光器那样受限制，可以使用相对较长的增益光纤从而得到相对较高的输出功率，本发明的特征在于腔形为线形腔，泵浦半导体激光器1的输出尾纤连接于光纤合束器2的泵浦输入端口，光纤合束器2的输出光纤端口连接高反光纤布拉格光栅3，高反光纤布拉格光栅3的另一端与增益光纤4焊接在一起，增益光纤4的另一端与写制于保偏光纤上的低反射率光纤布拉格光栅7相焊接，调压电元件制信号驱动电路6用来驱动压电元件5周期性按压腔内光纤以调制光的偏振方向，低反射率光纤布拉格光栅7另一端与光纤隔离器8输入端与相连，输出光纤9与光纤隔离器8的输出端相连接。

本发明所述的增益光纤4可以是单包层光纤，也可以是双包层光纤，可以是任意稀土掺杂光纤（Yb，Er，Tm，Ho，Nd，等），也可以是多种稀土共掺光纤（Er/Yb, Tm/Ho, 等），增益光纤长度也不像单频光纤激光器那样受限制，可以使用相对较长的增益光纤从而得到相对较高的输出功率，所述的激光腔Q值与腔内光的偏振方向有关。

本发明所述的压电元件5周期性按压腔内光纤改变光的偏振方向从而周期性调制光纤激光腔的Q值。

本发明用于调节激光腔Q值的元件增益光纤4在激光腔系统之外，与使用声光、电光调制器的光纤激光器相比，没有在腔内使用大量非光纤元件，避免了这些元件带来的不可消除的插入损耗，减小了系统空间尺寸，化繁为简，真正实现全光纤。

本发明工作原理是激光腔镜由高反射率光纤布拉格光栅3和低反射率光纤布拉格光栅7一对光纤布拉格光栅（FBG）组成，高反射率光纤布拉格光栅3FBG写制在非保偏光纤上，有一个带宽较宽的反射峰（比如0.3nm），低反射率光纤布拉格光栅7FBG写制在保偏光纤上，这样它就提供两个反射峰，分别对应两个偏振模式，只有一个偏振反射峰与高反射率光纤布拉格光栅3FBG反射峰对应，所以此激光腔的Q值与光的偏振方向相关，一个压电元件被用来按压腔内光纤以周期性调节腔内光的偏振方向从而周期性调制激光腔的Q值，从而周期性地满足激光震荡条件，形成激光脉冲，以此来实现主动调Q。

Claims

1.一种线性腔主动调Q全光纤激光器，包括泵浦半导体激光器、光纤合束器、高反射率光纤布拉格光栅、增益光纤、压电元件、压电元件调制信号驱动电路、低反射率光纤布拉格光栅、光纤隔离器和输出光纤，其特征在于腔形为线形腔，泵浦半导体激光器的输出尾纤连接于光纤合束器的泵浦输入端口，光纤合束器的输出光纤端口连接高反光纤布拉格光栅，高反光纤布拉格光栅的另一端与增益光纤焊接在一起，增益光纤的另一端与写制于保偏光纤上的低反射率光纤布拉格光栅相焊接，调压电元件制信号驱动电路用来驱动压电元件周期性按压腔内光纤以调制光的偏振方向，低反射率光纤布拉格光栅另一端与光纤隔离器输入端与相连，输出光纤与光纤隔离器的输出端相连接。

2.根据权利要求1所述的一种线性腔主动调Q全光纤激光器，其特征在于增益光纤是单包层光纤。

3.根据权利要求1所述的一种线性腔主动调Q全光纤激光器，其特征在于增益光纤是双包层光纤。

4.根据权利要求1所述的一种线性腔主动调Q全光纤激光器，其特征在于压电元件周期性按压腔内光纤改变光的偏振方向从而周期性调制光纤激光腔的Q值。

5.根据权利要求1所述的一种线性腔主动调Q全光纤激光器，其特征在于激光腔镜由高反射率光纤布拉格光栅和低反射率光纤布拉格光栅一对光纤布拉格光栅组成，高反射率光纤布拉格光栅FBG写制在非保偏光纤上，有一个带宽较宽的反射峰，低反射率光纤布拉格光栅FBG写制在保偏光纤上，这样它就提供两个反射峰，分别对应两个偏振模式，只有一个偏振反射峰与高反射率光纤布拉格光栅FBG反射峰对应，所以此激光腔的Q值与光的偏振方向相关，一个压电元件被用来按压腔内光纤以周期性调节腔内光的偏振方向从而周期性调制激光腔的Q值，从而周期性地满足激光震荡条件，形成激光脉冲，以此来实现主动调Q。