CN103280689B - 实现不同波长输出的光纤激光器 - Google Patents

Abstract

一种实现不同波长输出的光纤激光器，其包括：一端面镀膜的传输光纤，其一端镀有反射膜，另外一端端面镀膜且封装了FC接头；一法兰盘，其一端与端面镀膜的传输光纤的FC接头连接；一增益光纤，其一端封装了FC接头，该增益光纤的FC接头与法兰盘的另一端连接；一光纤光栅，其输入端与增益光纤的另外一端连接；一波分复用器，其C端与光纤光栅的输出端连接，该波分复用器的R端为输出端；一半导体激光器，其输出端与波分复用器的P端连接。本发明在一个激光器的基础上，只需通过法兰盘20加接一次FC接头即可实现1030nm和1064nm两个波长的变换。

Description

实现不同波长输出的光纤激光器

技术领域

本发明涉及光纤激光器，具体涉及一种不同波长输出的光全光纤结构光纤激光器。

背景技术

1030nm和1064nm波长的激光在测序、全息、频谱分析、细胞分选、激光打印、干涉测量、晶片检测等方面都有重要应用。此外，性能稳定的多波长光纤激光器在光纤传感，光学测量和微波产生领域具有非常广泛的用途。在光纤通信系统中，密集型波分复用系统中需要不同的光源作为信号传输，而一般单一波段光源不能满足大容量的通信系统要求，需要切换不同波长的光源作为信号源传输。

目前的多波长光纤激光器相关专利和论文中，如发明专利CN102610988A中采用内嵌的Sagnac环形腔进行滤波实现1554.92nm和1555.2nm双波长输出；发明专利CN102403646A中利用主从激光器的1064nm和1072nm的模式竞争实现双波长或单波长输出。文献(双波长窄线宽光纤光栅环形腔激光器.光子学报，Vol.27(5)1998)中也是采用环形腔双光栅选模得到1560.76nm和1562.08nm的双波长激光输出。其都是利用环形腔且采用的全光纤器件较多，波长间隔小。文献(Mode-lockedytterbium fiber laser tunable in the980-1070-nm spectral range.Optics Letters.Vol.28(17).2003)中采用的是直线型腔型，可调谐输出979nm、1008nm、1036nm、1066nm波段的激光，但是需更换泵浦光和信号光的复用器以及反馈用的SESAM器件，其光路中采用全光器件及耦合器较多。本发明所涉及的波长是1030nm和1064nm，波长间隔较大，作为信号光的载体时的区分度较大，不容易引起干扰噪音，波长切换仅需通过法兰盘链接一段具有镀膜端面的尾纤即可，无须再次熔接。

本发明提供一种结构紧凑，简单的可实现1030nm和1064nm激光光源输出。同时具备体积小，重量轻，效率高，寿命长，性能稳定，易于操作等优点，可以实现商业化的全光纤结构。而且还可以后接放大级实现高功率高光束质量激光的输出，可应用于打标，切割，焊接等领域。

发明内容

本发明的主要目的是为了解决技术背景中多波长光纤激光器的需求，以及解决切换不同波长光源的问题。本发明提供一种简单易行的实现1030nm和1064nm的波长光源输出。在一个激光器的基础上，只需通过法兰盘20加接一次FC接头即可实现1030nm和1064nm两个波长的变换。

本发明提供一种实现不同波长输出的光纤激光器，其包括：

一端面镀膜的传输光纤，其一端镀有反射膜，另外一端端面镀膜且封装了FC接头；

一法兰盘，其一端与端面镀膜的传输光纤的FC接头连接；

一增益光纤，其一端封装了FC接头，该增益光纤的FC接头与法兰盘的另一端连接；

一光纤光栅，其输入端与增益光纤的另外一端连接；

一波分复用器，其C端与光纤光栅的输出端连接，该波分复用器的R端为输出端；

一半导体激光器，其输出端与波分复用器的P端连接。

本发明的有益效果是选用结构紧凑的直线腔型全光纤结构，在法兰盘20处手动连接和去除端面镀膜的传输光纤10来实现输出波长的变换，无须熔接光纤。比技术背景中的文献报道的方式更易于实现。同时本发明在1030nm波长的输出时规避了宽带的ASE光源，在1030nm附近输出半波全宽小于0.5nm的光源输出。本发明的全光纤结构，具有输出光束质量好，运行稳定性好，易于集成和维护，能够实现产业化生产等优势。

附图说明

为进一步说明本发明的具体技术内容，以下结合实施例及附图详细说明如后，其中：

图1是不同波长输出的光纤激光器的结构示意图；

图2是1064nm波长输出的光纤激光器；

图3是1030nm波长输出的光纤激光器；

图4是高功率的波分复用器的各接口示意图；

图5是1030nm波长激光输出的光谱图；

图6是1064nm波长激光输出的光谱图。

具体实施方式

请参阅图1、图2、图3和图4所示，本发明实现不同波长输出的光纤激光器。其中结构示意图参阅图1，其包括：

一端面镀膜的传输光纤10，其一端镀有反射膜，镀有的是1064nm中心波长的高反膜，反射率大于80％，另外一端封装了FC接头；

一法兰盘20，其一端接端面镀膜的传输光纤10的FC接头，其中法兰盘在接FC接头时对光损耗小于0.1dB；

一增益光纤30，其为高掺镱光纤，对976nm波长的吸收为1200dB/m，光纤长度20cm，其纤径为6/125um，纤芯数值孔径NA.为0.14。高掺镱光纤接FC的端面经过精细研磨处理成0°光滑端面。其一端封装FC接头与法兰盘20链接；

一光纤光栅40，中心波长在1064nm，3dB带宽为0.3nm，反射率为20％，边摸抑制比为10dB。其输入端链接增益光纤30的另外一端；

一波分复用器50，能承受高功率激光，承受的平均功率为1W，峰值功率为2kW。结构示意图见图4所示。其内部采用晶体镀膜结构，其中C端到P端对1060±40nm波长的光的隔离度为60dB，其作用相当于一个1020nm-1100nm的波段的高反镜，C端到R端对980±10nm波长的光的隔离度为25dB，其对于腔内的残余泵浦的和1030nm波长的光都有反射作用。其C端接光纤光栅40的输出端，R端作为输出端；

一半导体激光器60，最高输出功率为600mW，中心波长976nm，半波全宽0.5nm其输出端链接波分复用器50的P端。

其中以上各个全光器件的尾纤都采用6/125um纤径，纤芯NA.为0.14，与增益光纤30匹配，以减小熔接损耗。

本发明实现不同波长输出的光纤激光器，其中1064nm波长输出的激光器结构参阅图2。端面镀膜的传输光纤10一端镀有1064nm的高反膜，与1064nm的光纤光栅40形成一个激光谐振腔。半导体激光器60的输出976nm的激光通过波分复用器50引入到借光谐振腔内，增益光纤30作为激光增益介质，通过振荡输出1064nm激光，由于光纤光栅40的带宽较窄，在波分复用器50的R端输出1064nm的窄线宽激光。

本发明的另外一个波长1030nm的输出，其结构参阅图3。结构与1064nm波长输出(图2)相比，仅需手动将法兰盘拧去即可，易于操作，可以根据应用需要重复更换。采用精密研磨好的增益光纤30的端面的菲涅尔反射作为反馈，同时利用波分复用器50的P端对C端反射回来的976nm的残余泵浦有高度隔离相当于反射，对1060±40nm波段附近的光也有高度的隔离，对整个腔提供反馈，这个1030nm激光输出的关键因素之一。同时掺镱离子的典型自发辐射的波长在1030nm附近，在低功率下本结构是典型的ASE的光源结构，随着半导体激光器60的泵浦功率逐渐增加，高功率内部晶体镀膜结构的波分复用器50提供的反馈增加，使得1030nm的光在波分复用器50与增益光纤30的端面形成一定的谐振而输出1030nm的激光。通过波分复用器的R端输出。此时1064nm的光纤光栅40对于1030nm附近的光没有反射作用，在增益光纤40的FC端有ASE光源和残余泵浦光输出。

本发明还可在两个波长输出后接全光纤化的放大系统实现高功率激光输出。且放大级的泵浦半导体激光器选用976nm波长的，对1030nm和1064nm的激光功率放大都适用。

具体实例一

本发明实现不同波长输出的光纤激光器。操作方法及各器件的参数见具体实施方式。

其中针对1030nm波长激光输出，采用图3的结构，半导体激光器60泵浦加到275mW的976nm的泵浦光时在波分复器50的R端输出11.05mW的1030nm激光，其光谱图见图5，光谱宽度约为0.5nm。此时在增益光纤30的FC端面有32.8mW残余泵浦光和ASE光总输出。因为菲涅尔反射反馈较低，使得在波分复用器50的R端激光输出激光功率较低。

针对1064nm激光输出，采用图2的结构，因为采用窄线宽的光纤光栅40，0.3nm的带宽，由于光谱带宽较窄，更换了高精度的光谱仪，光纤光栅40对1064nm波段光的反射率是20％。在300mW泵浦时输出58.5mW的1064.1nm激光。其光谱图见图6，由于光纤光栅的窄带限模，光谱宽度约为0.2nm。

以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种实现不同波长输出的光纤激光器，其包括：

一端面镀膜的传输光纤，其一端镀有反射膜，另外一端端面镀膜且封装了FC接头；

一法兰盘，其一端与端面镀膜的传输光纤的FC接头连接；

一增益光纤，其一端封装了FC接头，该FC接头的端面经过精细研磨处理成0°光滑端面，该增益光纤的FC接头与法兰盘的另一端连接；

一光纤光栅，其输入端与增益光纤的另外一端连，该光纤光栅的中心波长为1064nm；

一波分复用器，其C端与光纤光栅的输出端连接，该波分复用器的R端为输出端；

一半导体激光器，其输出端与波分复用器的P端连接。

2.根据权利要求1所述的实现不同波长输出的光纤激光器，其中通过法兰盘连接端面镀膜的传输光纤实现波长的变换，在接有端面镀膜的传输光纤时，输出的是1064nm波长的激光；在不接端面镀膜的传输光纤时，输出的是1030nm波长的激光。

3.根据权利要求2所述的实现不同波长输出的光纤激光器，其中端面镀膜的传输光纤的镀膜端镀有的是1064nm中心波长的高反膜，反射率大于80％。

4.根据权利要求1所述的实现不同波长输出的光纤激光器，其中增益光纤为高掺镱光纤，对976nm波长的吸收为1200dB/m，掺杂增益光纤长度20cm。

5.根据权利要求1所述的实现不同波长输出的光纤激光器，其中光纤光栅的3dB带宽为0.3nm，反射率为20％。

6.根据权利要求1所述的实现不同波长输出的光纤激光器，其中波分复用器为能承受高功率波分复用器，其内部采用晶体镀膜结构，其中C端到P端对1060±40nm波长的光的隔离度为60dB，C端到R端对980±10nm波长的光的隔离度为22dB以上，其对于腔内的残余泵浦的和1030nm波长的光有反射作用。

7.根据权利要求1所述的实现不同波长输出的光纤激光器，其中半导体激光器的最高输出功率为600mW，中心波长976nm，半波全宽0.5nm。