CN103236631A - 一种使用稀土掺杂石英光纤作增益介质的主动调q单频光纤激光器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种使用稀土掺杂石英光纤作增益介质的主动调Q单频光纤激光器，其特征在于泵浦半导体激光器1的输出尾纤连接于光纤合束器2的泵浦输入端口，光纤合束器的输出光纤端口连接高反射率光纤布拉格光栅3，高反射率光纤布拉格光栅3的另一端与稀土掺杂石英光纤4焊接在一起，稀土掺杂石英光纤4的另一端则与写制于保偏光纤上的低反射率光纤布拉格光栅7焊接在一起形成谐振腔，压电元件5在其调制信号驱动电路6的驱动下周期性地按压谐振腔内非保偏光纤以调制光的偏振方向，低反射率光纤布拉格光栅7与输出光纤8焊接引导单频脉冲激光输出，实现了激光脉冲的重复频率及脉冲宽度均宽范围可调，整个系统尺寸紧凑，性能稳定。

Description

一种使用稀土掺杂石英光纤作增益介质的主动调Q单频光纤激光器

技术领域

本发明涉及一种光纤激光器，尤其是一种使用稀土掺杂石英光纤作增益介质的主动调Q单频光纤激光器，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），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、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。

单频光纤激光器，具备光纤激光器普遍的优点之外，同时还具备相干长度长，单色性好，谱线宽度窄等优点，这些特点使其被广泛应用于遥感，雷达，测距，光谱学，非线性光学等领域。尤其是脉冲型的单频光纤激光器，由于能提供高的峰值功率和脉冲能量，能满足更广泛的应用需求。获得一种简易的，性能稳定的单频脉冲光纤激光器具有重要现实意义。

发明内容

本发明实现了一种简易的利用压电元件，稀土掺杂石英光纤获得单频光纤激光脉冲的方法，激光脉冲的重复频率及脉冲宽度均宽范围可调，整个系统尺寸紧凑，工作稳定。

本发明是通过以下技术方案加以实现的。

一种使用稀土掺杂石英光纤作增益介质的主动调Q单频光纤激光器，包括泵浦半导体激光器1，其特征在于泵浦半导体激光器1的输出尾纤连接于光纤合束器2的泵浦输入端口，光纤合束器的输出光纤端口连接高反射率光纤布拉格光栅3，高反射率光纤布拉格光栅3的另一端与稀土掺杂石英光纤4焊接在一起，稀土掺杂石英光纤4的另一端则与写制于保偏光纤上的低反射率光纤布拉格光栅7焊接在一起并形成谐振腔，压电元件5在其调制信号驱动电路6的驱动下周期性地按压谐振腔内非保偏光纤以调制光的偏振方向，低反射率光纤布拉格光栅7与输出光纤8焊接引导激光输出。

本发明所述的稀土掺杂石英光纤4是掺杂稀土元素可以是饵（Er），可以是镱（Yb），可以是铥（Tm），可以是钬（Ho），也可以是其他稀土元素，通过高掺杂实现对泵浦光6-10dB/cm的吸收。

本发明所述高反射率光纤布拉格光栅3和写制于保偏光纤上的低反射率光纤布拉格光栅7组成激光腔镜或称激光腔。

本发明输出激光脉冲为单频激光，单频激光的输出是通过控制激光腔腔长实现的，激光腔腔长：L = L _增益光纤 + L _{高反光栅尾纤} + L _{低反光栅尾纤}。

本发明输出激光脉冲为单频激光，单频激光的输出是通过调节激光腔内各纵模间距保证激光单纵模（单频）输出，纵模间距                                               

其中c是光波在真空中的传播速度，n是光纤纤芯的折射率，L是激光腔腔长，使用高掺杂的增益光纤减小其长度，同时减小光栅尾纤长度，将激光腔腔长控制得尽量短，从而加大了腔内各纵模间距，可以保证激光单纵模（单频）输出。

本发明输出激光脉冲为单频激光，通过使用窄带写制于保偏光纤上的低反射率光纤布拉格光栅7实现，反射谱带宽需要控制在几个GHz，一般需要控制在不越过0.05纳米。

本发明所述写制于保偏光纤上的低反射率光纤布拉格光栅7，写制于保偏光纤上，有两个反射峰（分别对应于快慢轴偏振模式）。

本发明的优点在于它实现了一种简易获取单频光纤激光脉冲，结构简单，性能稳定，输出的单频激光脉冲重复频率及脉冲宽度均可以宽范围调节。

附图说明

图1是本发明主动调Q单频光纤激光器的结构图

图2 是本发明主动调Q单频光纤激光器输出的典型光脉冲

图3. 是本发明主动调Q单频光纤激光器输出的典型光脉冲序列

图中标记：泵浦半导体激光器1、光纤合束器2、高反射率光纤布拉格光栅3、稀土掺杂石英光纤4、压电元件5、压电元件调制信号驱动电路6、写制于保偏光纤上的低反射率光纤布拉格光栅7、输出光纤8。

 

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，一种稀土掺杂石英光纤作增益介质的主动调Q单频光纤激光器，包括泵浦半导体激光器1，它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射率光纤布拉格光栅3，高反射率光纤布拉格光栅3的另一端与稀土掺杂硅光纤4焊接在一起，稀土掺杂硅光纤4的另一端则与写制于保偏光纤上的低反射率光纤布拉格光栅7焊接在一起，高反射率光纤布拉格光栅3、稀土掺杂硅光纤4和写制于保偏光纤上的低反射率光纤布拉格光栅7形成谐振腔，压电元件5在其调制信号驱动电路6的驱动下周期性地按压谐振腔内非保偏光纤以调制光的偏振方向，光栅7与输出光纤8焊接引导激光输出。

所述的使用稀土掺杂石英光纤作增益介质的主动调Q单频光纤激光器，增益光纤是高掺杂的稀土掺杂石英光纤，稀土元素可以是饵（Er），可以是镱（Yb），可以是铥（Tm），可以是钬（Ho），也可以是其他稀土元素，通过高掺杂实现对泵浦光6-10dB/cm的吸收。

所述高反射率光纤布拉格光栅和写制于保偏光纤上的低反射率光纤布拉格光栅组成激光腔。其中，高反射率光纤布拉格光栅写制于非保偏光纤上，有一个带宽较宽的反射峰（比如0.3nm），写制于保偏光纤上的低反射率光纤布拉格光栅写制于保偏光纤上，有两个反射峰，分别对应两个偏振模式，这两个反射峰只有一个与高反射率光纤布拉格光栅的反射峰对应，此时激光腔的Q值就与激光的偏振方向形成了一定的联系，一个控制信号驱动电路用来驱动压电元件5周期性的按压谐振腔内增益光纤以此来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，使Q值周期性地满足激光震荡条件，形成激光脉冲，图2，图3分别描述了我们研制的掺镱主动调Q单频激光器输出的典型脉冲及脉冲序列。

本发明输出激光为单频激光，单频激光的输出是通过控制激光腔的腔长L来控制激光单纵模（单频）输出，L = L _增益光纤 + L _{高反光栅尾纤} + L _{低反光栅尾纤。}

本发明输出激光为单频激光，单频激光的输出是通过调节激光腔内各纵模间距保证激光单纵模（单频）输出，纵模间距

其中c是光波在真空中的传播速度，n是光纤纤芯的折射率，L是激光腔腔长，使用高掺杂的增益光纤减小其长度，同时减小光栅尾纤长度，将激光腔腔长控制得尽量短，从而加大了腔内各纵模间距，可以保证激光单纵模（单频）输出。

本发明输出激光为单频激光，通过使用窄带写制于保偏光纤上的低反射率光纤布拉格光栅5实现，反射谱带宽需要控制在几个GHz，一般需要控制在不越过0.05纳米。

Claims (7)

1.一种使用稀土掺杂石英光纤作增益介质的主动调Q单频光纤激光器，包括泵浦半导体激光器1、光纤合束器2、高反射率光纤布拉格光栅3、稀土掺杂石英光纤4、压电元件5、压电元件调制信号驱动电路6、写制于保偏光纤上的低反射率光纤布拉格光栅7和输出光纤8，其特征在于泵浦半导体激光器1的输出尾纤连接于光纤合束器2的泵浦输入端口，光纤合束器的输出光纤端口连接高反射率光纤布拉格光栅3，高反射率光纤布拉格光栅3的另一端与稀土掺杂石英光纤4焊接在一起，稀土掺杂石英光纤4的另一端则与写制于保偏光纤上的低反射率光纤布拉格光栅7焊接在一起形成谐振腔，压电元件5在其调制信号驱动电路6的驱动下周期性地按压谐振腔内非保偏光纤以调制光的偏振方向，写制于保偏光纤上的低反射率光纤布拉格光栅7与输出光纤8焊接引导单频脉冲激光输出。

2.根据权利要求1所述的一种使用稀土掺杂石英光纤作增益介质的主动调Q单频光纤激光器，其特征在于稀土掺杂石英光纤4是掺杂是饵（Er）或是镱（Yb）或是铥（Tm）或是钬（Ho），通过高掺杂实现对泵浦光6-10dB/cm的吸收。

3.根据权利要求1所述的一种使用稀土掺杂石英光纤作增益介质的主动调Q单频光纤激光器，其特征在于由所述高反射率光纤布拉格光栅3和写制于保偏光纤上的低反射率光纤布拉格光栅7组成激光腔。

4.根据权利要求1所述的一种使用稀土掺杂石英光纤作增益介质的主动调Q单频光纤激光器，其特征在于单频激光的输出是通过控制激光腔腔长来控制单纵模输出，激光腔腔长：L = L _增益光纤 + L _{高反光栅尾纤} + L _{低反光栅尾纤}。

5.根据权利要求1所述的一种使用稀土掺杂石英光纤作增益介质的主动调Q单频光纤激光器，其特征在于单频激光的输出是通过调节激光腔内各纵模间距保证激光单纵模输出，纵模间距                                                ，其中c是光波在真空中的传播速度，n是光纤纤芯的折射率，L是激光腔腔长。

6.根据权利要求1所述的一种使用稀土掺杂石英光纤作增益介质的主动调Q单频光纤激光器，其特征在于写制于保偏光纤上的低反射率光纤布拉格光栅7采用窄带反射谱，反射谱带宽需要控制在不越过0.05纳米。

7.根据权利要求1所述的一种使用稀土掺杂石英光纤作增益介质的主动调Q单频光纤激光器，其特征在于写制于保偏光纤上的低反射率光纤布拉格光栅7写制于保偏光纤上，有两个分别对应于快慢轴偏振模式反射峰。