CN103208732A - 一种激光器用sesam的换点装置及其换点方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种锁模激光器用SESAM的换点装置，所述装置包含有光开关（1）、光纤（2）和SESAM（3），所述光开关（1）为1×N光开关，N为≥2的自然数，所述光开关（1）的N个输出通道分别经N根光纤（2）后与SESAM（3）上的N个工作点相连接。本发明激光器用SESAM的换点装置可以将激光器无失效工作时间提高（N-1）倍，该装置稳定可靠、不仅体积小、重量轻、而且易于与应用系统一体集成。

Description

一种激光器用SESAM的换点装置及其换点方法

技术领域

本发明涉及一种SESAM（Semiconductor Saturable Absorptive Mirror半导体可饱和吸收镜）的换点装置，尤其是涉及一种用于锁模光纤激光器中的SESAM的换点装置，及其换点方法，属于激光技术领域。

背景技术

光纤激光器有许多比传统的如固态激光器优越的特点，如体积小、重量轻、能量转换效率高、输出光束质量好等；近年来，光纤激光器在激光器市场所占份额大幅上升，在众多类型的光纤激光器中，皮秒和飞秒光纤激光器由于能量集中，可以在如微加工等应用中取得较高的精度，因此在光纤激光器市场占据着重要和显著的地位；

采用SESAM实现的皮秒和飞秒光纤激光器性能优越且实用性较高，SESAM能够被用来方便地实现稳定的锁模激光工作；然而，由于SESAM工作时需要在较小的工作面积上聚集较强的激光强度，因此其容易在工作一段时间后被烧坏，从而导致整个光纤激光器系统失效；因此，为了避免SESAM的损坏，需要技术人员在激光器每工作一段时间后到激光器现场调整SESAM工作表面激光照射点的位置并为激光器系统重新校准；这一点成为采用SESAM的光纤激光器的严重缺点和限制；

为了解决这个问题，已有来自于德国的技术采用精密机械调节换点的方法；但是该方法采用机械运动部件，不但容易因机械部件的受环境影响以及磨损而影响其稳定性和使用寿命，而且其体积较大、质量较大且不易与整个系统进行集成。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种稳定可靠、不但体积小、重量轻、而且易于与应用系统一体集成的激光器用SESAM的换点装置及其方法。

本发明的目的是这样实现的：一种激光器用SESAM的换点装置，所述装置包含有光开关、光纤和SESAM，所述光开关为1×N光开关，N为≥2的自然数，所述光开关的N个输出通道分别经N根光纤后与SESAM上的N个工作点相对应。

本发明一种环形腔锁模光纤激光器，泵浦激光器产生的激光依次经波分光纤耦合器一、掺杂光纤和滤波器后输入光纤耦合器二，所述光纤耦合器二将产生激光分为两路输出，一路将激光直接输出，另一路将激光输入光环路并到达光环行器的一号端口，所述光环行器的二号端口与光开关的输入端相连，所述光开关为1×N光开关，N为≥2的自然数，所述光开关的N个输出通道分别经N根光纤后与SESAM上的N个工作点相连接，所述光环行器的三号端口经极化控制器后与波分光纤耦合器一相连。

本发明一种线形腔锁模光纤激光器，泵浦激光器产生的激光依次经波分光纤耦合器一、滤波器和掺杂光纤后输入光纤耦合器二，所述光纤耦合器二将产生激光分为两路输出，一路将激光直接输出，另一路将激光输入光开关的输入端，所述光开关为1×N光开关，N为≥2的自然数，所述光开关的N个输出通道分别经N根光纤后与SESAM上的N个工作点相连接。

本发明一种线形腔锁模光纤激光器，泵浦激光器产生的激光依次经波分光纤耦合器一和掺杂光纤后输入光纤耦合器二，所述光纤耦合器二将产生激光分为两路输出，一路将激光直接输出，另一路将激光输入滤波器，激光经滤波器反射后经光纤耦合器二、掺杂光纤和波分光纤耦合器一后输入光开关的输入端，所述光开关为1×N光开关，N为≥2的自然数，所述光开关的N个输出通道分别经N根光纤后与SESAM上的N个工作点相连接。

本发明一种线形腔锁模光纤激光器，泵浦激光器产生的激光经波分光纤耦合器一到达掺杂光纤，从掺杂光纤产生激光输入光栅滤波器，激光经光栅滤波器部分输出、部分反射后回到掺杂光纤和波分光纤耦合器一后输入光开关的输入端，所述光开关为1×N光开关，N为≥2的自然数，所述光开关的N个输出通道分别经N根光纤后与SESAM上的N个工作点相连接。

本发明一种激光器用SESAM的换点装置的换点方法，所述方法包含有换点装置，所述换点装置包含有光开关、光纤和SESAM，所述光开关为1×N光开关，N为≥2的自然数，所述光开关的N个输出通道分别经N根光纤后与SESAM上的N个工作点相连接，所述方法包含有换点装置，所述换点装置包含有光开关、端接准直器的光纤和SESAM，所述光开关为1×N光开关，N为≥2的自然数，所述光开关的输入通道端接准直器，其N个输出光纤通道分别经N根端接准直器与SESAM上的N个工作点相对应。以这样的方式，该换点装置和方法可以用于自由空间结构的激光器。

所述方法包含有以下激光运行步骤：

步骤一：激光器发出的激光进入光开关；

步骤二：光开关选通N个输出通道中的一路；

步骤三：激光通过步骤二中的输出通道经光纤入射至SESAM上的一工作点；

随后根据SESAM工作点工作时间需要决定何时更换到下一个工作点，并重复步骤一至三，但在步骤二中，每次从N个通道中选择不同的输出通道。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明采用全新的集成纤维光学元件的方法，这种防止半导体可饱和吸收镜（SESAM）损坏的换点的方法由于无机械运动部件从而稳定可靠、不受环境因素变化的影响、体积小、重量轻、易于计算机程序控制和与应用系统一体集成。采用该发明技术和方法，SESAM芯片可以被使用（N-1）倍更长的时间，因此整个光纤激光器和使用光纤激光器的设备的使用寿命大幅度提高，而且，可以显著减轻光纤激光器设计人员在设计采用SESAM时困扰和压力。 

附图说明

图1为本发明一种激光器用SESAM的换点装置的结构示意图。

图2为本发明一种激光器用SESAM的换点装置应用于环形腔锁模光纤激光器的结构示意图。

图3为本发明一种激光器用SESAM的换点装置应用于线形腔锁模光纤激光器的结构示意图。

图4为本发明一种激光器用SESAM的换点装置另一种应用于线形腔锁模光纤激光器的结构示意图。

图5为本发明一种激光器用SESAM的换点装置另一种应用于线形腔锁模光纤激光器的结构示意图。

其中：

光开关1、光纤2、SESAM3、光环行器4；

泵浦激光器101、波分光纤耦合器一102、光纤耦合器二103、掺杂光纤104、滤波器105、极化控制器106。

具体实施方式

参见图1~5，本发明涉及一种激光器用SESAM的换点装置，所述装置包含有光开关1、光纤2和SESAM3，所述光开关1为1×N光开关，N为≥2的自然数，所述光开关1的N个输出通道分别经N根光纤2后与SESAM3上的N个工作点相连接；工作时，光开关1与控制器（如计算机）相连以选择N个光通道中的某一路，激光器发出的激光经光开关1后从其N个输出通道中的某一路输出，输出的激光沿着N根光纤2中的某一根输入至SESAM3上的某一个工作点，随后激光被SESAM3反射后沿原路返回；该工作方式的优点在于，可以通过光开关1动态地选择合适的光通道，从而对SESAM3上的工作点进行动态的使用，防止长时间的照射SESAM3某一工作点后使得该点损坏从而导致整个激光器失效；

参见图2，一种环形腔锁模光纤激光器，泵浦激光器101产生的激光依次经波分光纤耦合器一102 、掺杂光纤104和滤波器105后输入光纤耦合器二103，所述光纤耦合器二103将产生激光分为两路输出，一路将激光直接输出，另一路将激光输入光纤环路后到达光环行器4的一号端口，所述光环行器4的二号端口与光开关1的输入端相连，所述光开关1为1×N光开关，N为≥2的自然数，所述光开关1的N个输出通道分别经N根光纤2后与SESAM3上的N个工作点相连接，所述光环行器4的三号端口经极化控制器106后与波分光纤耦合器一102相连，激光在此环路里以此顺序重复进行，完成激光在环形腔内振荡放大。

参见图3，一种线形腔锁模光纤激光器，泵浦激光器101产生的激光依次经波分光纤耦合器一102、滤波器105和掺杂光纤104后输入光纤耦合器二103，所述光纤耦合器二103将产生激光分为两路输出，一路将激光直接输出，另一路将激光输入光开关1的输入端，所述光开关1为1×N光开关，N为≥2的自然数，所述光开关1的N个输出通道分别经N根光纤2后与SESAM3上的N个工作点相连接；从SESAM3和光开关1返回的激光到达光纤耦合器二103将激光分为两路输出，一路将激光通过光纤耦合器二103的一个端口直接输出，另一路将激光输入激光腔。以此重复进行，完成激光在线形腔内振荡放大。

参见图4，另一种线形腔锁模光纤激光器，泵浦激光器101产生的激光依次经波分波分光纤耦合器一102和掺杂光纤104后输入光纤耦合器二103，所述光纤耦合器二103将产生激光分为两路输出，一路将激光直接输出，另一路将激光输入滤波器105，滤波器105为镜面滤波器或光纤光栅，激光经滤波器105反射后经光纤耦合器二103、掺杂光纤104和波分光纤耦合器一102后输入光开关1的输入端，所述光开关1为1×N光开关，N为≥2的自然数，所述光开关1的N个输出通道分别经N根光纤2后与SESAM3上的N个工作点相连接。激光从SESAM3和光纤2原路返回到光开关1再回到波分光纤耦合器102。以此重复进行，完成激光在线形腔内振荡放大。

参见图5，另一种线形腔锁模光纤激光器，泵浦激光器101产生的激光经波分光纤耦合器一102后到达掺杂光纤104，后者产生激光并输入到光栅滤波器105，激光经光栅滤波器105部分输出、部分反射后回到掺杂光纤104，经波分光纤耦合器一102后输入光开关1的输入端，所述光开关1为1×N光开关，N为≥2的自然数，所述光开关1的N个输出通道分别经N根光纤2后与SESAM3上的N个工作点相连接。激光从SESAM3和光纤2原路返回到光开关1再回到波分光纤耦合器102。以此重复进行，完成激光在线形腔内振荡放大。

一种激光器用SESAM的换点装置还有如下的实现方式，所述换点装置包含有光开关、端接准直器的光纤和SESAM，所述光开关为1×N光开关，N为≥2的自然数，所述光开关的输入通道端接准直器，其N个输出光纤通道分别经N根端接准直器与SESAM上的N个工作点相对应。以这样的方式，该换点装置和方法可以用于自由空间结构的激光器。

Claims (7)

1.一种激光器用SESAM的换点装置，其特征在于：所述装置包含有光开关（1）、光纤（2）和SESAM（3），所述光开关（1）为1×N光开关，N为≥2的自然数，所述光开关（1）的N个输出通道分别经N根光纤（2）后与SESAM（3）上的N个工作点相对应。

2.一种环形腔锁模光纤激光器，其特征在于：泵浦激光器（101）产生的激光依次经波分光纤耦合器一（102）、掺杂光纤（104）和滤波器（105）后输入光纤耦合器二（103），所述光纤耦合器二（103）将产生激光分为两路输出，一路将激光直接输出，另一路将激光输入光环路并到达光环行器（4）的一号端口，所述光环行器（4）的二号端口与光开关（1）的输入端相连，所述光开关（1）为1×N光开关，N为≥2的自然数，所述光开关（1）的N个输出通道分别经N根光纤（2）后与SESAM（3）上的N个工作点相连接，所述光环行器（4）的三号端口经极化控制器（106）后与波分光纤耦合器一（102）相连。

3.一种线形腔锁模光纤激光器，其特征在于：泵浦激光器（101）产生的激光依次经波分光纤耦合器一（102）、滤波器（105）和掺杂光纤（104）后输入光纤耦合器二（103），所述光纤耦合器二（103）将产生激光分为两路输出，一路将激光直接输出，另一路将激光输入光开关（1）的输入端，所述光开关（1）为1×N光开关，N为≥2的自然数，所述光开关（1）的N个输出通道分别经N根光纤（2）后与SESAM（3）上的N个工作点相连接。

4.一种线形腔锁模光纤激光器，其特征在于：泵浦激光器（101）产生的激光依次经波分光纤耦合器一（102）和掺杂光纤（104）后输入光纤耦合器二（103），所述光纤耦合器二（103）将产生激光分为两路输出，一路将激光直接输出，另一路将激光输入滤波器（105），激光经滤波器（105）反射后经光纤耦合器二（103）、掺杂光纤（104）和波分光纤耦合器一（102）后输入光开关（1）的输入端，所述光开关（1）为1×N光开关，N为≥2的自然数，所述光开关（1）的N个输出通道分别经N根光纤（2）后与SESAM（3）上的N个工作点相连接。

5.一种线形腔锁模光纤激光器，其特征在于：泵浦激光器（101）产生的激光经波分光纤耦合器一（102）到达掺杂光纤（104），从掺杂光纤（104）产生激光输入光栅滤波器（105），激光经光栅滤波器（105）部分输出、部分反射后回到掺杂光纤（104）和波分光纤耦合器一（102）后输入光开关（1）的输入端，所述光开关（1）为1×N光开关，N为≥2的自然数，所述光开关（1）的N个输出通道分别经N根光纤（2）后与SESAM（3）上的N个工作点相连接。

6.一种激光器用SESAM的换点装置，其特征在于：所述换点装置包含有光开关、端接准直器的光纤和SESAM，所述光开关为1×N光开关，N为≥2的自然数，所述光开关的输入通道端接准直器，其N个输出光纤通道分别经N根端接准直器与SESAM上的N个工作点相对应。

7.一种激光器用SESAM的换点装置的换点方法，其特征在于：所述方法包含有换点装置，所述换点装置包含有光开关（1）、光纤（2）和SESAM（3），所述光开关（1）为1×N光开关，N为≥2的自然数，所述光开关（1）的N个输出通道分别经N根光纤（2）后与SESAM（3）上的N个工作点相连接，所述方法包含有换点装置，所述换点装置包含有光开关（1）、端接准直器的光纤（2）和SESAM（3），所述光开关（1）为1×N光开关，N为≥2的自然数，所述光开关（1）的输入通道端接准直器，其N个输出光纤通道分别经N根端接准直器（2）后与SESAM（3）上的N个工作点相对应；

所述方法包含有以下激光运行步骤：

步骤一：激光器发出的激光进入光开关（1）；

步骤二：光开关（1）选通N个输出通道中的一路；

步骤三：激光通过步骤二中的输出通道经光纤（3）入射至SESAM（3）上的一工作点；

随后根据SESAM工作点工作时间需要决定何时更换到下一个工作点，并重复步骤一至三，但在步骤二中，每次从N个通道中选择不同的输出通道。

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