CN103606807B - 超短脉冲全光纤激光器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超短脉冲全光纤激光器，包括纳秒脉冲直接调制半导体激光器、光纤预放大器、光纤主放大器、脉冲选择器以及超短脉冲输出端；纳秒脉冲直接调制半导体激光器依次通过光纤预放大器、光纤主放大器以及脉冲选择器接入超短脉冲输出端；纳秒脉冲直接调制半导体激光器与脉冲选测器相连。本发明提供了一种重复频率可任意调节、受温度振动影响较小的高功率输出的超短脉冲全光纤激光器。
Description
技术领域
本发明属于光纤激光器领域，涉及一种超短脉冲全光纤激光器，尤其涉及一种能够重复频率可实时任意调节并且具有很高稳定度的超短脉冲输出的全光纤激光器。
背景技术
超短脉冲激光器是一种应用十分广泛的激光器类型，其主要特征是输出激光的脉冲宽度非常窄，通常在皮秒和飞秒量级。目前，能够产生超短脉冲激光的方法主要有锁模激光器技术、增益开关半导体激光器技术以及激光强度调制技术。锁模激光器技术是获取超短脉冲激光输出最常见的技术，其通过对激光器腔内的具有固定相位关系的纵模进行锁定从而获得强度上的超短脉冲输出，能够获得极窄的脉冲宽度，但是这种方式输出的激光脉冲的重复频率不能轻易改变，并且锁模需要较为苛刻的环境条件，温度变化、振动都会影响锁模激光脉冲的输出。增益开关半导体激光器技术是通过电脉冲对半导体激光器进行调制，选择半导体激光器输出驰豫振荡的第一个尖峰，从而获得超短脉冲输出，这种技术可以获得重复频率可调的超短脉冲输出，但是输出激光脉冲的脉冲宽度较宽，功率很低。激光强度调制技术是采用高速强度调制器对连续输出的激光进行强度调制从而获得超短脉冲输出，这种技术获得的激光脉冲重复频可调，但是脉冲宽度较宽，输出功率较低。可以看出，上述三种现有的技术不能同时实现重复频率任意可调、高功率、高稳定度的超短脉冲激光输出。
发明内容
为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种重复频率可任意调节、受温度振动影响较小的高功率输出的超短脉冲全光纤激光器。
本发明的技术解决方案是：本发明提供了一种超短脉冲全光纤激光器，其特殊之处在于：所述超短脉冲全光纤激光器包括纳秒脉冲直接调制半导体激光器、光纤预放大器、光纤主放大器、脉冲选择器以及超短脉冲输出端；所述纳秒脉冲直接调制半导体激光器依次通过光纤预放大器、光纤主放大器以及脉冲选择器接入超短脉冲输出端；所述纳秒脉冲直接调制半导体激光器与脉冲选测器相连。
上述纳秒脉冲直接调制半导体激光器包括半导体激光器以及电脉冲驱动器；所述电脉冲驱动器通过半导体激光器与光纤预放大器相连；所述电脉冲驱动器接入脉冲选择器。
上述半导体激光器是光纤耦合输出的半导体激光器；所述电脉冲驱动器是脉冲宽度和重复频率可任意调谐的电脉冲驱动器。
上述光纤预放大器包括光纤波分复用器、抽运半导体激光器、第一增益光纤、光纤滤波器以及第一光纤隔离器；所述半导体激光器以及抽运半导体激光器分别通过光纤波分复用器接入第一增益光纤；所述第一增益光纤通过光纤滤波器接入第一光纤隔离器。
上述光纤主放大器包括高功率抽运光源、光纤合波器、第二增益光纤以及第二光纤隔离器；所述第一光纤隔离器依次通过光纤合波器和第二增益光纤接入第二光纤隔离器；所述高功率抽运光源接入光纤合波器。
上述第二增益光纤是双包层单模增益光纤。
上述脉冲选择器包括强度调制器、可调延时器以及强度调制器驱动电源；所述电脉冲驱动器通过可调延时器和强度调制器驱动电源接入强度调制器；所述第二光纤隔离器通过强度调制器接入超短脉冲输出端。
上述强度调制器是声光调制器或电光调制器。
本发明的优点是：
本发明所提供的超短脉冲全光纤激光器包括重复频率任意可调的高稳定度高功率超短脉冲激光器包括纳秒脉冲调制半导体激光器、单模光纤放大器、双包层光纤放大器以及纳秒脉冲选择器。由于纳秒脉冲调制半导体激光器产生的纳秒脉冲激光峰值功率比较低，先通过单模光纤放大器进行预放大，获得一定功率的输出，再通过双包层单模光纤放大器进行功率放大，在功率放大时，纳秒激光脉冲的峰值功率超过一定的阈值后，受到光纤非线性效应的调制，会发生分裂，形成多个子脉冲，可以采用纳秒量级的光脉冲选择器选出分裂脉冲的第一个子脉冲，从而获得单个的超短脉冲激光输出。
附图说明
图1是本发明所提供的超短脉冲全光纤激光器的结构示意图；
其中：
1-半导体激光器；2-电脉冲驱动器；3-光纤波分复用器；4-抽运半导体激光器；5-增益光纤；6-光纤滤波器；7-第一光纤隔离器；8-高功率抽运光源；9-光纤合波器；10-双包层单模增益光纤；11-第二光纤隔离器；12-强度调制器；13-超短脉冲输出端；14-可调延时器；15-强度调制器驱动电源。
具体实施方式
参见图1，本发明提供了一种超短脉冲全光纤激光器，该超短脉冲全光纤激光器包括纳秒脉冲直接调制半导体激光器、光纤预放大器、光纤主放大器、脉冲选择器以及超短脉冲输出端13；纳秒脉冲直接调制半导体激光器依次通过光纤预放大器、光纤主放大器以及脉冲选择器接入超短脉冲输出端；纳秒脉冲直接调制半导体激光器与脉冲选择器相连。其中：
半导体激光器1和电脉冲驱动器2构成纳秒脉冲直接调制半导体激光器，能够输出脉冲宽度和重复频率可任意调谐的纳秒激光脉冲。半导体激光器1是光纤耦合输出的半导体激光器，其输出端和光纤波分复用器3相连；电脉冲驱动器2是脉冲宽度和重复频率可任意调谐的电脉冲驱动器，与半导体激光器1和可调延时器14相连，产生的纳秒电脉冲加载到半导体激光器1上，同时输出一个时钟电信号输入到可调延时器14上。
光纤波分复用器3（WDM）、抽运半导体激光器4、增益光纤5、光纤滤波器6和第一光纤隔离器7依次相连构成光纤预放大器。抽运半导体激光器4输出的激光通过光纤波分复用器3进入增益光纤5，将半导体激光器1输入的种子激光脉冲放大，通过光纤滤波器6将放大过程中产生的ASE滤除，第一光纤隔离器7用来隔离两级放大器防止串扰。
高功率抽运光源8、光纤合波器9、双包层单模增益光纤10和第二光纤隔离器11依次相连构成光纤主放大器。第二光纤隔离器11是高功率光纤隔离器。高功率抽运光源8输出的抽运通过光纤合波器9耦合进入双包层单模增益光纤10，将预放大器中第一光纤隔离器7输出通过光纤合波器9耦合进入双包层单模增益光纤10的激光脉冲进行放大，并在放大过程中利用光纤的非线性效应产生脉冲分裂。
强度调制器12、可调延时器14和强度调制器驱动电源15构成脉冲选择器。强度调制器12可以为声光调制器，也可以为电光调制器。电脉冲驱动器2产生的时钟信号通过可调延时器14延时后触发强度调制器驱动电源15，强度调制器驱动电源15产生电脉冲驱动强度调制器12，强度调制器12对分裂的光脉冲进行选择，通过调节可调延时器14的延时时间，可以将分裂的子脉冲的第一个脉冲选择出来，通过超短脉冲输出端13输出超短脉冲。
Claims (6)
1.一种超短脉冲全光纤激光器，其特征在于：所述超短脉冲全光纤激光器包括纳秒脉冲直接调制半导体激光器、光纤预放大器、光纤主放大器、脉冲选择器以及超短脉冲输出端；所述纳秒脉冲直接调制半导体激光器依次通过光纤预放大器、光纤主放大器以及脉冲选择器接入超短脉冲输出端；所述纳秒脉冲直接调制半导体激光器与脉冲选择器相连；所述脉冲选择器包括强度调制器、可调延时器以及强度调制器驱动电源；
所述纳秒脉冲直接调制半导体激光器包括半导体激光器以及电脉冲驱动器；所述电脉冲驱动器通过半导体激光器与光纤预放大器相连；所述电脉冲驱动器接入脉冲选择器；
所述电脉冲驱动器通过可调延时器和强度调制器驱动电源接入强度调制器；
所述电脉冲驱动器是脉冲宽度和重复频率可任意调谐的电脉冲驱动器。
2.根据权利要求1所述的超短脉冲全光纤激光器，其特征在于：所述半导体激光器是光纤耦合输出的半导体激光器。
3.根据权利要求1或2所述的超短脉冲全光纤激光器，其特征在于：所述光纤预放大器包括光纤波分复用器、抽运半导体激光器、第一增益光纤、光纤滤波器以及第一光纤隔离器；所述半导体激光器以及抽运半导体激光器分别通过光纤波分复用器接入第一增益光纤；所述第一增益光纤通过光纤滤波器接入第一光纤隔离器。
4.根据权利要求3所述的超短脉冲全光纤激光器，其特征在于：所述光纤主放大器包括高功率抽运光源、光纤合波器、第二增益光纤以及第二光纤隔离器；所述第一光纤隔离器依次通过光纤合波器和第二增益光纤接入第二光纤隔离器；所述高功率抽运光源接入光纤合波器。
5.根据权利要求4所述的超短脉冲全光纤激光器，其特征在于：所述第二增益光纤是双包层单模增益光纤。
6.根据权利要求5所述的超短脉冲全光纤激光器，其特征在于：所述强度调制器是声光调制器或电光调制器。
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