CN102916330A - 1178nm高功率窄线宽单频光纤激光器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高功率窄线宽单频光纤激光器。该激光器采用一台输出激光中心波长为1120nm的掺镱光纤激光器作为泵浦源，其后接光纤隔离器，隔离器后熔接一π-相移光纤光栅，其中相移光纤光栅的相移量为π，刻写在石英基的无源光纤上，中心波长为1178nm；1178 nm 高功率窄线宽单频光纤激光经过光纤准直器（5）后输出至自由空间。本发明可实现1178nm光纤激光器高功率窄线宽单频输出，具有先进性和实用性。

Description

1178nm高功率窄线宽单频光纤激光器
技术领域
本发明属于光纤激光器技术领域，特指一种输出激光波长为1178nm的高功率窄线宽单频光纤激光器。
背景技术
在距离地面平均高度92km、厚度10km的大气中间层处存在大量的钠原子，将地面上激光器对准钠原子的最强的D2吸收线(真空波长值589.159nm)，可激发产生共振荧光，以作为天文自适应光学的人造导引星（又称钠导星）。用钠导星作为参考光源去探测大气湍流效应, 可以为自适应光学系统的变形镜提供反馈信号, 有效补偿由于湍流引起的成像模糊效应。根据钠原子的超精细结构，钠导星激光器的线宽应较窄，一般小于3 GHz。目前常见的产生589.159nm钠导星的方法有两种，一种是利用窄线宽1319 nm和1064 nm激光器和频产生，另外一种是利用窄线宽1178 nm激光倍频产生。1178nm窄线宽光纤激光器是产生钠导星的重要手段。
光纤激光器具有转换效率高、热管理方便、结构紧凑、光束质量好等优点，近年来成为激光技术领域的研究热点，如果用光纤激光实现1178nm激光输出，将有望大大提高钠导星激光的功率、降低系统复杂度。分别采用拉曼磷酸盐光纤、硅酸盐掺铋光纤、硅酸盐掺镱光纤产生了1178nm的激光输出，但是输出激光线宽较宽，倍频产生589nm导星激光的效率很低，不便于实际应用。德国Toptica公司有带光纤尾纤输出的窄线宽1178nm分布反馈式半导体激光器产品，但输出功率低（毫瓦级）、成本高，且对我国实施了禁运。
发明内容
为克服现有技术的不足，突破国际同行实施的技术封锁，本发明提出了1178nm高功率窄线宽光纤激光器的实施方案。其技术方案是：基于受激拉曼效应和相移光纤光栅，构建一种分布反馈式窄线宽单频光纤激光器，输出激光只有一个纵模振荡（即单频输出），保证其窄线宽特性。采用一台输出激光中心波长为1120nm附近的掺镱光纤激光器作为泵浦源，其后接光纤隔离器，隔离器后熔接一相移光纤光栅，其中相移光纤光栅的相移量为π，刻写在石英基的无源光纤上，中心波长为1178nm。
在1120nm附近高功率激光的泵浦作用下，由于光纤拉曼效应，将产生1178nm激光输出，π-相移光纤光栅保证了输出激光只有一个纵模振荡，从而最终实现1178nm高功率窄线宽单频光纤激光输出。
本发明可实现1178nm光纤激光器高功率窄线宽单频输出，具有先进性和实用性。
附图说明
图 1为本发明1178nm高功率窄线宽单频光纤激光器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合图示对本发明进行进一步说明。图1所示为本发明1178nm高功率窄线宽单频光纤激光器的结构示意图。该激光器1包括：掺镱光纤激光器2、光纤隔离器3、π-相移光纤光栅4和光纤准直器5，激光器的输出端与光纤隔离器3的输入端采用熔接的方式加以连接，π-相移光纤光栅4的一端与光纤隔离器3的输出端采用熔接的方式加以连接，光纤准直器5与π-相移光纤光栅4的另一端采用熔接的方式加以连接。1178 nm 高功率窄线宽单频光纤激光经过光纤准直器5后输出至自由空间，其中相移光纤光栅的相移量为π，刻写在石英基的无源光纤上，中心波长为1178nm。
其中，所述掺镱光纤激光器2的激光中心波长为1120 nm ，正负5nm均可。
其中，所述光纤隔离器3所用的光纤为无源光纤，其几何参数与掺镱光纤激光器2输出光纤的参数一致，其中心波长与掺镱光纤激光器2的激光中心波长一致。
其中，所述π-相移光纤光栅4刻写在一段无源光纤上，无源光纤的几何参数与光纤隔离器3所用光纤的几何参数一致。
下面给出本发明一个具体实施例的物理参数：
在本实施例中，掺镱光纤激光器2的中心波长为1120nm，输出功率为20瓦（目前商用光纤隔离器的最大承受功率在20瓦量级）。掺镱光纤激光器2输出端光纤为单包层光纤，纤芯直径为6μm，包层直径为125μm，数值孔径为0.14。经过光纤隔离器3后，1120nm激光约为15瓦（目前商用光纤隔离器一般有20%以上的插入损耗）。π-相移光纤光栅4的长度为20-100 cm（本例中为30cm），受激拉曼效应产生的阈值约为5瓦。考虑到1120nm激光转换到1178nm激光的量子亏损，理想情形下，激光的转换效率可达80%。这样高于阈值（5瓦）的1120nm激光可以通过受激拉曼效应转换为1178nm的激光，输出功率可达8瓦以上，远高于德国Toptica公司有带光纤尾纤输出的窄线宽1178nm分布反馈式半导体激光器产品毫瓦级的输出功率。
综上所述，本发明提出一种1178nm高功率窄线宽单频光纤激光器，具有先进性和实用性。

Claims (4)

1.1178nm高功率窄线宽单频光纤激光器，包括掺镱光纤激光器（2）、光纤隔离器（3）、π-相移光纤光栅（4）和光纤准直器（5），其特征在于，该激光器采用一台输出激光中心波长为1120nm的掺镱光纤激光器作为泵浦源，其后接光纤隔离器，隔离器后熔接一π-相移光纤光栅，其中相移光纤光栅的相移量为π，刻写在石英基的无源光纤上，中心波长为1178nm；1178 nm 高功率窄线宽单频光纤激光经过光纤准直器（5）后输出至自由空间；其中，掺镱光纤激光器（2）的输出端与光纤隔离器（3）的输入端采用熔接的方式加以连接；π-相移光纤光栅（4）的一端与光纤隔离器（3）的输出端采用熔接的方式加以连接；光纤准直器（5）与π-相移光纤光栅（4）的另一端采用熔接的方式加以连接。
2.根据权利要求1所述的1178nm高功率窄线宽单频光纤激光器，其特征在于，掺镱光纤激光器（2）输出激光的中心波长为1120 nm ，正负5 nm。
3.根据权利要求1所述的1178nm高功率窄线宽单频光纤激光器，其特征在于：光纤隔离器（3）所用的光纤为无源光纤，其几何参数与掺镱光纤激光器（2）输出光纤的参数一致，其中心波长与掺镱光纤激光器（2）的激光中心波长一致。
4.根据权利要求1所述的1178nm高功率窄线宽单频光纤激光器，其特征在于，π-相移光纤光栅（4）刻写在一段无源光纤上，无源光纤的几何参数与光纤隔离器（3）所用光纤的几何参数一致。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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