CN103050874A

CN103050874A - 高功率脉冲型单频全光纤激光器系统

Info

Publication number: CN103050874A
Application number: CN2013100156180A
Authority: CN
Inventors: 史伟; 房强
Original assignee: SHANDONG HAIFU PHOTON TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHANDONG HAIFU PHOTON TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-01-16
Filing date: 2013-01-16
Publication date: 2013-04-17

Abstract

本发明公开了一种高功率脉冲型单频全光纤激光器，其特征在于：它包括单频主振荡器和功率放大器两部分组成，所述的单频主振荡器是一种使用压电元件作为调Q元件的调Q单频光纤激光器；或是一种对连续型单频光纤激光器进行调制得到的单频激光脉冲；或是一种带尾纤的增益开关（gainswitch）单频半导体激光器，所述的功率放大器是由光纤放大级组成的光纤放大器，光纤放大级包括：光纤合束器、泵浦激光器、大芯径增益光纤、光纤隔离器、输出光纤，泵浦激光器的输出端与光纤合束器的信号端相连接，光纤合束器的输出端经大芯径增益光纤与输出光纤相连接，本发明实现了高功率全光纤化的单频脉冲激光系统，整个系统只需风冷，体积小、光斑优，工作稳定可靠，而且维护简单。

Description

高功率脉冲型单频全光纤激光器系统

技术领域

本发明涉及一种光纤激光器，尤其是一种高功率脉冲型单频全光纤激光器系统，属于光纤及激光技术领域。

背景技术

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），镱（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、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。

单频脉冲型光纤激光器，具备光纤激光器普遍的优点，同时能够提供窄线宽，高峰值功率，这些特点使其被广泛应用于传感，雷达，光谱学，非线性光学等领域。研制性能优越，工作稳定的高功率脉冲型单频光纤激光器具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种整个系统只需风冷、体积小、光斑优、工作稳定可靠，而且维护简单的高功率脉冲型单频全光纤激光器。

本发明是通过以下技术方案加以实现的。

一种高功率脉冲型单频全光纤激光器，其特征在于：它包括单频主振荡器（1）和功率放大器（2）两部分组成，

所述的单频主振荡器是一种使用压电元件（piezoelectric element）作为调Q元件的调Q单频光纤激光器（见图2），它包括半导体泵浦激光器3、光纤合束器4、高反射率光纤布拉格光栅5、增益光纤6、压电元件7、压电元件调制信号驱动电路8、低反射率光纤布拉格光栅9，半导体泵浦激光器3的输出尾纤连接于光纤合束器4的泵浦输入端口，光纤合束器4的输出光纤端口连接高反射率光纤布拉格光栅5，高反射率光纤布拉格光栅5的另一端与增益光纤7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9相焊接，压电元件调制信号驱动电路8用来驱动压电元件7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9另一端与功率放大器信号输入端相连，

所述的单频主振荡器或是一种对连续型单频光纤激光器进行调制得到的单频激光脉冲（见图3），它包括半导体泵浦激光器3、光纤合束器4、高反射率光纤布拉格光栅5、增益光纤6、低反射率光纤布拉格光栅9、光纤耦合声光调制器或电光调制器14，半导体泵浦激光器3的输出尾纤连接于光纤合束器4的泵浦输入端口，光纤合束器4的输出光纤端口连接高反射率光纤布拉格光栅5，高反射率光纤布拉格光栅5的另一端与增益光纤6焊接在一起，增益光纤6的另一端与低反射率光纤布拉格光栅9相焊接，低反射率光纤布拉格光栅9另一端与光纤耦合声光调制器或电光调制器14连接，光纤耦合声光调制器或电光调制器14的另一端与功率放大器信号输入端相连，

所述的主振荡器或是一种带尾纤的增益开关（gain switch）单频半导体激光器（见图4），它包括电脉冲驱动器15和单频半导体激光器16，电脉冲驱动器15输出电流脉冲驱动单频半导体激光器16输出单频激光脉冲与功率放大器信号输入端相连，

所述的功率放大器是由光纤放大级组成的光纤放大器，光纤放大级包括：光纤合束器4、泵浦激光器10、大芯径增益光纤11、光纤隔离器12、输出光纤13，泵浦激光器10的输出端与光纤合束器4的信号端相连接，光纤合束器4的输出端经大芯径增益光纤11与输出光纤13相连接。

本发明所述的功率放大器至少由两个光纤放大级组成，光纤放大级之间焊接一个光纤隔离器12，首个光纤放大级的输入端与主振荡器输出端相连接，最后一级光纤放大级的输出端与输出光纤13相连接。

本发明所述的半导体泵浦激光器3采用带尾纤的泵浦半导体激光器。

本发明可以通过采用不同的稀土掺杂增益光纤，此高功率脉冲型单频全光纤激光器可以工作在1um，1.5um，以及2um等不同波段，所述的增益光纤（包括大芯径增益光纤）可以是掺镱光纤、掺饵光纤、饵镱共掺光纤，也可以是掺铥光纤或者掺钬光纤。

本发明所述所述的功率放大器2使用的泵浦激光10可以是带尾纤的半导体激光器，也可以是光纤激光器，采用带泵方式对大芯径增益光纤进行抽运。

本发明所述的功率放大器2在对大芯径增益光纤的抽运，可以采用正向泵浦方式（见图5），还可以采用反向泵浦方式（见图6），或者正向反向泵浦方式并用（见图7）。

本发明所述的输出光纤13，输出端熔有石英玻璃端帽，石英玻璃端帽呈至少8度的倾斜角并在端面镀有信号光防反射膜，以抑制自激振荡。

本发明的优点在于，实现了高功率全光纤化的单频脉冲激光系统，整个系统只需风冷，体积小、光斑优，稳定可靠，而且维护简单。

附图说明

图1是本发明的一种系统结构示意图。

图2是本发明中主振荡器的一种结构示意图。

图3是本发明中主振荡器的另一种结构示意图。

图4是本发明中主振荡器的再一种结构示意图。

图5是本发明中光纤放大器的一种结构示意图。

图6是本发明中光纤放大器的另一种结构示意图。

图7是本发明中光纤放大器的再一种结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

如图1所示，一种高功率脉冲型单频全光纤激光器，其特征在于：它包括单频主振荡器（1）和功率放大器（2）两部分组成，

所述的单频主振荡器是一种使用压电元件（piezoelectric element）作为调Q元件的调Q单频光纤激光器（见图2），它包括带尾纤的泵浦半导体激光器（3），它的输出尾纤连接于光纤合束器的泵浦输入端口（4），光纤合束器的输出光纤端口连接高反光纤布拉格光栅（5），光栅（5）的另一端与增益光纤（6）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光纤布拉格光栅（9）相焊接，调制信号驱动电路（8）用来驱动压电元件（7）周期性按压腔内光纤以调制光的偏振方向，低反光纤布拉格光栅（9）另一端与功率放大器信号输入端相连。

所述的单频主振荡器是一种对连续型单频光纤激光器进行调制得到的单频激光脉冲（见图3），它包括带尾纤的泵浦半导体激光器（3），它的输出尾纤连接于光纤合束器的泵浦输入端口（4），光纤合束器的输出光纤端口连接高反光纤布拉格光栅（5），光栅（5）的另一端与增益光纤（6）焊接在一起，增益光纤的另一端与低反光纤布拉格光栅（9）相焊接，低反光纤布拉格光栅（9）另一端与光纤耦合声光调制器或电光调制器（14）连接，调制器另一端与功率放大器信号输入端相连。

所述的主振荡器是一种带尾纤的增益开关（gain switch）单频半导体激光器（见图4），它包括电脉冲驱动器（15），带尾纤的单频半导体激光器（16）。电脉冲驱动器输出电流脉冲驱动半导体激光器输出单频激光脉冲。

所述的功率放大器是由一个或几个光纤放大级组成的光纤放大器。其中每个光纤放大级包括：一个光纤合束器（4），光纤合束器的信号端接种子源（1）或前一级光纤放大级的输出端，光纤合束器的泵浦端接泵浦激光（10），光纤合束器的输出端与大芯径增益光纤（11）相连。每一个光纤放大级之间焊接一个光纤隔离器（12）。最后一级光纤放大级输出端接输出光纤（13）。

所述的增益光纤（包括大芯径增益光纤）可以是掺镱光纤，掺饵光纤，饵镱共掺光纤，掺铥光纤或者掺钬光纤，通过采用不同的稀土掺杂增益光纤，此高功率脉冲型单频全光纤激光器可以工作在1um，1.5um，以及2um等不同波段。

所述的高功率脉冲型单频全光纤激光器，其特点在于，所述的功率放大器（2）使用的泵浦激光（10）可以是带尾纤的半导体激光器，还可以是光纤激光器，采用带泵方式对大芯径增益光纤进行抽运。

所述的高功率脉冲型单频全光纤激光器，其特点在于，所述的功率放大器（2）中，对大芯径增益光纤的抽运可以采用正向泵浦方式（见图5），还可以采用反向泵浦方式（见图6）或者正向反向泵浦方式并用（见图7）。

所述的高功率脉冲型单频全光纤激光器，其特点在于，所述的输出光纤（13），输出端熔有石英玻璃端帽，呈8度以上倾斜角并在端面镀有信号光防反射膜，以抑制自激振荡。

Claims

1.一种高功率脉冲型单频全光纤激光器，其特征在于：它包括单频主振荡器（1）和功率放大器（2）两部分组成，

所述的单频主振荡器是一种使用压电元件作为调Q元件的调Q单频光纤激光器，它包括半导体泵浦激光器3、光纤合束器4、高反射率光纤布拉格光栅5、增益光纤6、压电元件7、压电元件调制信号驱动电路8、低反射率光纤布拉格光栅9，半导体泵浦激光器3的输出尾纤连接于光纤合束器4的泵浦输入端口，光纤合束器4的输出光纤端口连接高反射率光纤布拉格光栅5，高反射率光纤布拉格光栅5的另一端与增益光纤7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9相焊接，压电元件调制信号驱动电路8用来驱动压电元件7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9另一端与功率放大器信号输入端相连，

所述的单频主振荡器或是一种对连续型单频光纤激光器进行调制得到的单频激光脉冲，它包括半导体泵浦激光器3、光纤合束器4、高反射率光纤布拉格光栅5、增益光纤6、低反射率光纤布拉格光栅9、光纤耦合声光调制器或电光调制器14，半导体泵浦激光器3的输出尾纤连接于光纤合束器4的泵浦输入端口，光纤合束器4的输出光纤端口连接高反射率光纤布拉格光栅5，高反射率光纤布拉格光栅5的另一端与增益光纤6焊接在一起，增益光纤6的另一端与低反射率光纤布拉格光栅9相焊接，低反射率光纤布拉格光栅9另一端与光纤耦合声光调制器或电光调制器14连接，光纤耦合声光调制器或电光调制器14的另一端与功率放大器信号输入端相连，

所述的主振荡器或是一种带尾纤的增益开关单频半导体激光器，它包括电脉冲驱动器15和单频半导体激光器16，电脉冲驱动器15输出电流脉冲驱动单频半导体激光器16输出单频激光脉冲与功率放大器信号输入端相连，

所述的功率放大器是由光纤放大级组成的光纤放大器，光纤放大级包括：光纤合束器4、泵浦激光器10、大芯径增益光纤11、光纤隔离器12、输出光纤13，泵浦激光器10的输出端与光纤合束器4的泵浦输入端相连接，光纤合束器4的输出端经大芯径增益光纤（11）与输出光纤13相连接。

2.按权利要求1所述的一种高功率脉冲型单频全光纤激光器，其特点在于所述的功率放大器至少由两个光纤放大级组成，光纤放大级之间焊接一个光纤隔离器12，首个光纤放大级的输入端与主振荡器输出端相连接，最后一级光纤放大级的输出端与输出光纤13相连接。

3.按权利要求1所述的一种高功率脉冲型单频全光纤激光器，其特点在于半导体泵浦激光器3采用带尾纤的泵浦半导体激光器。

4.按权利要求1所述的一种高功率脉冲型单频全光纤激光器，其特点在于增益光纤是掺镱光纤。

5.按权利要求1所述的一种高功率脉冲型单频全光纤激光器，其特点在于增益光纤是掺饵光纤。

6.按权利要求1所述的一种高功率脉冲型单频全光纤激光器，其特点在于增益光纤是饵镱共掺光纤。

7.按权利要求1所述的一种高功率脉冲型单频全光纤激光器，其特点在于增益光纤是掺铥光纤或者掺钬光纤。

8.按权利要求1所述的一种高功率脉冲型单频全光纤激光器，其特点在于功率放大器2使用的泵浦激光（10）是带尾纤的半导体激光器或光纤激光器，采用带泵方式对大芯径增益光纤进行抽运。

9.按权利要求1所述的一种高功率脉冲型单频全光纤激光器，其特点在于输出光纤13，输出端熔有石英玻璃端帽，石英玻璃端帽呈至少8度的倾斜角并在端面镀有抑制自激振荡的信号光防反射膜。