CN103066482A - 一种双向泵浦光纤激光器 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种双向泵浦光纤激光器，包括：泵浦装置，光纤光栅，增益光纤，分束器和泵浦反射装置。其中:泵浦装置发出的泵浦光通过泵浦耦合器注入增益光纤；光纤光栅用于激光器的腔镜，熔接在增益光纤的两端；分束器熔接在输出端光纤光栅之后，用于分离出激光和残余泵浦光；泵浦反射装置，用于将增益光纤未吸收的残余泵浦光反射后，反向注入增益光纤。本发明的激光器结构简单、稳定，避免了因保留一定残余泵浦光带来的激光器效率降低的问题，提高了激光器的光光效率,适用于多种波长的激光器和放大器中。

Description

一种双向泵浦光纤激光器

技术领域

本发明涉及一种光纤激光器，特别是一种双向泵浦光纤激光器。 

背景技术

光纤激光器因其具有优异的光束质量、非常高的功率和功率密度、易于冷却、高的稳定性和可靠性等多方面的优点受到人们的日益关注，并在多个领域有着广泛的应用。其中，光纤激光器较高的光光效率成为人们追求的一个目标。但是，在激光器的运转过程中，往往有一定的残余泵浦光未被增益光纤吸收，而在一些需要使用较短增益光纤的情况下，剩余的泵浦光会更多。残余泵浦光的存在意味着一部分注入能量的耗散，也影响到激光器的光光效率和输出激光功率。如何能更加充分地利用激光器的注入泵浦光，成为提高激光器效率的一项关键问题。 

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的一个目的在于提出一种效率较高的双向泵浦光纤激光器。 

根据本发明实施例的双向泵浦光纤激光器，包括：泵浦装置，光纤光栅，增益光纤，分束器和泵浦反射装置。其中:所述泵浦装置发出的泵浦光通过所述泵浦耦合器注入增益光纤；所述光纤光栅用于激光器的腔镜，熔接在所述增益光纤的两端；所述分束器熔接在输出端光纤光栅之后，用于分离出激光和残余泵浦光；所述泵浦反射装置，用于将增益光纤未吸收的残余泵浦光反射后，反向注入增益光纤。 

在本发明的一个实施例中，所述泵浦装置发出的泵浦光，采用端面泵浦、侧面泵浦或分布式泵浦方式注入增益光纤。 

在本发明的一个实施例中，所述分束器，其输出光纤包括一根信号光传输光纤和多根泵浦传输光纤，信号光传输光纤传输激光器的输出激光和少量的残余泵浦光，泵浦传输光纤传输大部分的残余泵浦光。 

在本发明的一个实施例中，所述泵浦反射装置对泵浦光具有很高的反射率，对激光不反射。 

在本发明的一个实施例中，所述泵浦反射装置包括多个光纤光栅，其中，多个所述光纤光栅分别与所述分束器的多个所述泵浦传输光纤熔接,以将残余泵浦光反向注入所述增益光纤，以实现残余泵浦光的反向泵浦。 

在本发明的一个实施例中，所述泵浦反射装置包括多个镀膜镜片和耦合透镜组，其中，多个耦合透镜组分别将分束器输出的多路泵浦光准直输出，分别经过多个镀膜镜片的反射 后，再经耦合透镜组耦合注入分束器的多根所述泵浦传输光纤，以实现残余泵浦光的反向泵浦。 

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明通过将残余泵浦光反射并注入增益光纤的方式，避免了因保留一定残余泵浦光带来的激光器效率降低的问题，提高了激光器的光光效率。2、本发明采用双向泵浦的激光器结构，可以在不影响正向泵浦注入端口数目的情况下，实现对残余泵浦光的循环利用。3、本发明由于采用了泵浦光反馈的装置，可以应用于有较多泵浦光剩余的激光结构中，并实现对其光光效率和功率的提升。4、本发明结构简单、稳定、易于实现，适用于多种波长的激光器和放大器中。 

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。 

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中： 

图1为本发明实施例的采用光纤反馈结构的双向泵浦光纤激光器的示意图 

图2为本发明实施例的采用光纤反馈结构的双向泵浦光纤激光器的示意图 

图3为本发明实施例的采用分立反馈结构的双向泵浦光纤激光器的示意图 

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。 

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。 

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。 

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。 

根据本发明实施例的双向泵浦光纤激光器，包括：泵浦装置100，光纤光栅200，增益光纤300，分束器400和泵浦反射装置500。其中:泵浦装置100发出的泵浦光通过泵浦耦合器注入增益光纤；光纤光栅200用于激光器的腔镜，熔接在增益光纤300的两端；分束器400熔接在输出端的光纤光栅200之后，用于分离出激光和残余泵浦光；泵浦反射装置500，用于将增益光纤300未吸收的残余泵浦光反射后，反向注入增益光纤300。 

在本发明的一个实施例中，泵浦装置100发出的泵浦光，采用端面泵浦、侧面泵浦或分布式泵浦方式注入增益光纤。 

在本发明的一个实施例中，分束器200其输出光纤包括一根信号光传输光纤210和多根泵浦传输光纤220，信号光传输光纤210传输激光器的输出激光和少量的残余泵浦光，泵浦传输光纤220传输大部分的残余泵浦光。 

在本发明的一个实施例中，泵浦反射装置500对泵浦光具有很高的反射率，对激光不反射。 

在本发明的一个实施例中，泵浦反射装置500包括多个光纤光栅，其中，多个光纤光栅分别与分束器的多个泵浦传输光纤熔接,以将残余泵浦光反向注入增益光纤，以实现残余泵浦光的反向泵浦。 

在本发明的一个实施例中，泵浦反射装置500包括多个镀膜镜片和耦合透镜组，其中，多个耦合透镜组分别将分束器输出的多路泵浦光准直输出，分别经过多个镀膜镜片的反射后，再经耦合透镜组耦合注入分束器的多根泵浦传输光纤，以实现残余泵浦光的反向泵浦。 

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明通过将残余泵浦光反射并注入增益光纤的方式，避免了因保留一定残余泵浦光带来的激光器效率降低的问题，提高了激光器的光光效率。2、本发明采用双向泵浦的激光器结构，可以在不影响正向泵浦注入端口数目的情况下，实现对残余泵浦光的循环利用。3、本发明由于采用了泵浦光反馈的装置，可以应用于有较多泵浦光剩余的激光结构中，并实现对其光光效率和功率的提升。4、本发明结构简单、稳定、易于实现，适用于多种波长的激光器和放大器中。 

为使本领域技术人员更好地了解本发明，现结合图2和图3作进一步介绍。图2和图3中，1表示半导体激光器泵浦源，2表示19×1合束器，3表示增益光纤，4表示光纤光栅，5表示（6+1）×1分束器，6表示3×1合束器，7表示7×1合束器，8表示耦合透镜组，9表示镀膜镜片。 

实施例1： 

如图2所示，本例是本发明采用光纤反馈结构的光纤激光器的实施例。半导体激光器泵浦源（1），光纤光栅（4）和增益光纤（3）构成基本的Fabry-Perot谐振腔。19个半导体激光器泵浦源（1）的输出泵浦光，经过19×1合束器（2）耦合后，从端面注入增益光纤（3），激发谐振腔内激光的产生。（6+1）×1分束器（5）与低反光纤光栅（4b）的尾纤熔接，尾纤内的大部分残余泵浦光传入6根泵浦光纤中；谐振腔内产生的激光通过（6+1）×1分束器（5）中的信号光纤输出。6个光纤光栅（6）分别与分束器（5）的6根泵浦光纤熔接，光纤光栅（6）对泵浦光具有99%的反射率，对信号光不反射。这样，6根泵浦光纤中的残余泵浦光就被反射，并从反向再次注入增益光纤（3）中。整个激光器由于采用带有泵浦反馈装置的双向泵浦结构，可以极大地提高激光器的光光效率和输出功率。 

实施例2： 

如图3所示，本例是本发明采用分立反馈结构的光纤激光器的实施例。半导体激光器泵浦源（1），光纤光栅（4）和增益光纤（3）构成基本的Fabry-Perot谐振腔。7个半导体激光器泵浦源（1）的输出泵浦光，经过7×1合束器（7）耦合后，从端面注入增益光纤（3），激发谐振腔内激光的产生。（6+1）×1分束器（5）与低反光纤光栅（4b）的尾纤熔接，尾纤内的大部分残余泵浦光传入6根泵浦光纤中；谐振腔内产生的激光通过（6+1）×1分束器（5）中的信号光纤输出。（6+1）×1分束器（5）的每个泵浦光纤后，都放置有一个耦合透镜组（8）和一个镀膜镜片（9），镀膜镜片（9）对泵浦光具有98%的反射率，对信号光不反射。从分束器（5）的泵浦光纤输出的泵浦光，经过镀膜镜片（9）反射后，通过耦合透镜组（8）耦合进入泵浦光纤，进而从反向注入增益光纤（3）。整个激光器由于采用带有泵浦反馈装置的双向泵浦结构，可以极大地提高激光器的光光效率和输出功率。 

从实施例可以看出，本发明的激光器结构简单、稳定，避免了因保留一定残余泵浦光带来的激光器效率降低的问题，提高了激光器的光光效率,适用于多种波长的激光器和放大器中。 

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。 

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。 

Claims (6)

1.一种双向泵浦光纤激光器，其特征在于，包括：泵浦装置，光纤光栅，增益光纤，分束器和泵浦反射装置。其中:

所述泵浦装置发出的泵浦光通过所述泵浦耦合器注入增益光纤；

所述光纤光栅用于激光器的腔镜，熔接在所述增益光纤的两端；

所述分束器熔接在输出端光纤光栅之后，用于分离出激光和残余泵浦光；

所述泵浦反射装置，用于将增益光纤未吸收的残余泵浦光反射后，反向注入增益光纤。

2.根据权利要求1所述的双向泵浦光纤激光器，其特征在于：所述泵浦装置发出的泵浦光，采用端面泵浦、侧面泵浦或分布式泵浦方式注入增益光纤。

3.根据权利要求1所述的双向泵浦光纤激光器，其特征在于：所述分束器，其输出光纤包括一根信号光传输光纤和多根泵浦传输光纤，信号光传输光纤传输激光器的输出激光和少量的残余泵浦光，泵浦传输光纤传输大部分的残余泵浦光。

4.根据权利要求1所述的双向泵浦光纤激光器，其特征在于：所述泵浦反射装置对泵浦光具有很高的反射率，对激光不反射。

5.根据权利要求1所述的双向泵浦光纤激光器，其特征在于：所述泵浦反射装置包括多个光纤光栅，其中，多个所述光纤光栅分别与所述分束器的多个所述泵浦传输光纤熔接,以将残余泵浦光反向注入所述增益光纤，以实现残余泵浦光的反向泵浦。

6.根据权利要求1所述的双向泵浦光纤激光器，其特征在于：所述泵浦反射装置包括多个镀膜镜片和耦合透镜组，其中，多个耦合透镜组分别将分束器输出的多路泵浦光准直输出，分别经过多个镀膜镜片的反射后，再经耦合透镜组耦合注入分束器的多根所述泵浦传输光纤，以实现残余泵浦光的反向泵浦。

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