CN103618208B - 一种光纤耦合的微型集成化纳秒脉冲激光模块 - Google Patents

一种光纤耦合的微型集成化纳秒脉冲激光模块 Download PDF

Info

Publication number
CN103618208B
CN103618208B CN201310644990.8A CN201310644990A CN103618208B CN 103618208 B CN103618208 B CN 103618208B CN 201310644990 A CN201310644990 A CN 201310644990A CN 103618208 B CN103618208 B CN 103618208B
Authority
CN
China
Prior art keywords
optical fiber
pulsed laser
gain media
composite crystal
saturable absorber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201310644990.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103618208A (zh
Inventor
张丙元
宋琦
王国菊
王文军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Liaocheng University
Original Assignee
Liaocheng University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Liaocheng University filed Critical Liaocheng University
Priority to CN201310644990.8A priority Critical patent/CN103618208B/zh
Publication of CN103618208A publication Critical patent/CN103618208A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103618208B publication Critical patent/CN103618208B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

本发明公开了一种光纤耦合的微型集成化纳秒脉冲激光模块，主要包括连接泵浦源和输出到放大系统的尾纤、自聚焦透镜和增益介质及可饱和吸收体复合晶体。本发明采用光纤耦合泵浦光输入和光纤耦合输出脉冲激光，自聚焦透镜作为空间光与光纤的光学耦合元件，增益介质和可饱和吸收体复合晶体与TEC控温物质结合使振荡源体积大大缩小，是一种结构紧凑，简单实用，不易损坏，易于更换，性能稳定，脉冲宽度和重复频率可控的光纤耦合微型集成化纳秒脉冲激光模块。

Description

一种光纤耦合的微型集成化纳秒脉冲激光模块
技术领域
本发明涉及激光技术领域，具体为制作一种光纤耦合微型集成化纳秒脉冲激光模块。
背景技术
纳秒脉冲光纤激光器在激光加工领域应用广泛，如激光打标等方面。目前在光纤中产生纳秒激光脉冲的方法主要有两种：一是采用光纤耦合声光调制器加入光纤激光器获得纳秒脉冲，而光纤耦合声光调制器结构和制作工艺复杂，成本较高；二是通过光纤放大器放大波长在1微米左右的纳秒脉冲激光种子源获得高功率脉冲激光，这种种子源通常由半导体激光二极管产生。波长在1微米左右的脉冲半导体激光二极管制作工艺复杂，成本很高，并且在使用过程中十分容易受到反馈光的照射而损坏。最重要的是1微米波段的脉冲半导体激光二极管的制备技术目前掌握在国外企业手中，我们国家均需要从国外进口，从而使得我国高功率脉冲光纤激光器的发展受制于国外技术。
而几种现有的产生纳秒激光脉冲的技术方案，如申请号为200810089810876.X，名为“Q开关微型激光器设备与使用方法”的中国专利申请，申请号为201220220851.3，名为“基于键合晶体的被动调Q激光器”的中国实用新型专利申请，其输入和输出泵浦方式依然为自由空间传输，没有办法与当前发展迅速的光纤激光器进行匹配。此外，现有的涉及光纤耦合技术在激光器中的应用，如申请号201010114196.9，名为“一种全光纤激光合成器件及其制备方法”的中国专利申请，仅仅是一种使用光纤进行耦合输入和输出的实现方案，并非可产生激光脉冲的元件，并不包含增益介质和调Q器件。再如申请号201010106703.6，名为“光纤放大器种子源模块”的中国专利申请，是采用电光调制器件对连续半导体激光器进行调制从而获得纳秒脉冲，由于采用电光调制器件结构复杂，体积较大，另外由于是对半导体激光器进行调制，所以激光波长受到限制。所以这些与本专利涉及的内容有较大差别。
综上所述，现有技术中急需一种结构紧凑、实用性强、易于更换、成本较低、性能稳定、脉冲宽度和重复频率可控的光纤耦合的微型集成化纳秒脉冲激光模块。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构紧凑、实用性强、不易损坏、易于更换、性能稳定、脉冲宽度和重复频率可控的光纤耦合的微型集成化纳秒脉冲激光模块。为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种光纤耦合的微型集成化纳秒脉冲激光模块，主要包括连接泵浦源和输出到放大系统的尾纤、自聚焦透镜和增益介质及可饱和吸收体复合晶体；
所述尾纤包含输入端和输出端，连接在两块自聚焦透镜一侧；
所述自聚焦透镜的两端面镀有在泵浦光波长的高增透膜，放置在所述增益介质及可饱和吸收体复合晶体的入射面一侧，利用所述尾纤将泵浦源发出的光经过自聚焦透镜汇聚到所述增益介质及饱和吸收体复合晶体中；
所述增益介质及可饱和吸收体复合晶体的入射端面镀有在泵浦光波长的高透膜和在振荡光波长的高反膜，另一端面镀有在振荡光波长的高透膜，所述增益介质及可饱和吸收体复合晶体发出的光由其两端面所镀的膜反射和部分透射，形成激光振荡，经过两端面镀有在振荡光波长的高透膜的自聚焦透镜耦合进入尾纤输出。
前面所述的微型集成化纳秒脉冲激光模块，优选的方案在于，所述尾纤的输入端和输出端之外设有光纤连接器。
前面所述的微型集成化纳秒脉冲激光模块，优选的方案在于，所述泵浦源为半导体激光二极管（更加优选的，所述半导体激光二极管用光纤将泵浦光导入）。
前面所述的微型集成化纳秒脉冲激光模块，优选的方案在于，所述自聚焦透镜尺寸为ø3mm×9mm。
前面所述的微型集成化纳秒脉冲激光模块，优选的方案在于，所述增益介质及可饱和吸收体复合晶体为Nd:YAG + Cr4+:YAG，其尺寸为ø3mm×9mm（更加优选的，Nd:YAG尺寸为ø3mm×6mm, Cr4+:YAG尺寸为ø3mm×3mm，Cr4+:YAG透过率为65%）。
前面所述的微型集成化纳秒脉冲激光模块，优选的方案在于，所述增益介质及可饱和吸收体复合晶体输出端面镀有对1064nm部分透射的高透膜（更加优选的，透过率为10%～15%）。
前面所述的微型集成化纳秒脉冲激光模块，优选的方案在于，所述增益介质及可饱和吸收体复合晶体与连接有控温模块的TEC控温器件相粘合。
前面所述的微型集成化纳秒脉冲激光模块，优选的方案在于，TEC控温器件的控温物质为TEC，其尺寸为5mm×5mm×9mm（更加优选的，控制温度范围为30～33℃）。
本发明提供的一种光纤耦合的微型集成化纳秒脉冲激光模块，主要包括输入和输出尾纤、自聚焦透镜、激光晶体、可饱和吸收体、谐振腔，一种光纤耦合的微型集成化纳秒脉冲激光模块，主要包括连接泵浦源的输入端尾纤、自聚焦透镜、两端面直接镀膜的增益介质和可饱和吸收体复合晶体，自聚焦透镜、脉冲激光耦合输出的输出端尾纤和光纤连接器，所述的输入端尾纤放在所述的自聚焦透镜的一侧；所述自聚焦透镜的两端面镀有在泵浦光波长的高增透膜，放置在所述增益介质可饱和吸收体控温材料复合晶体的入射面一侧，将由输入端尾纤输入的泵浦光汇聚到所述增益介质和可饱和吸收体的复合晶体中；所述增益介质和可饱和吸收体的复合晶体的入射端面镀有在泵浦光波长的高透膜和在振荡光波长的高反膜，另一端面镀有在振荡光波长的部分透过膜；所述光纤连接器包括输入端面的尾纤处和输出端面的尾纤处，所述的光纤连接器主要是方便该模块的连接和更换；所述增益介质和可饱和吸收体的复合晶体发出的光在经由自身饱和吸收体调Q之后，经过其两端面所镀膜的反射和部分透射，形成激光振荡，经过所述两端面镀有在振荡光波长的高透膜的自聚焦透镜耦合进入尾纤输出。
经过所述的输出光纤输出。
本发明一种光纤耦合的微型集成化纳秒脉冲激光模块所用的复合晶体为增益介质和可饱和吸收体复合晶体且两端镀膜，底面与控温器件TEC 结合，并通过对TEC输入电流的控制来控制复合晶体的温度从而使输出脉冲波形稳定、脉冲宽度和重复频率可控。而且在复合晶体两端面直接镀膜这种方式可以大大减小模块的体积，并且复合晶体前后两端面所镀膜对泵浦激光二极管起到了很好地保护作用，可以有效防止反馈光过强损坏元件。在输入输出光纤之外还设计有光纤连接器，方便泵浦源、放大系统和该模块的连接。
与现有技术相比，本发明采用光纤耦合泵浦光输入和光纤耦合输出脉冲激光，自聚焦透镜作为空间光与光纤的光学耦合元件，增益介质和可饱和吸收体复合晶体与TEC控温物质结合使振荡源体积大大缩小，设计了一种结构紧凑，简单实用，不易损坏，易于更换，性能稳定，脉冲宽度和重复频率可控的光纤耦合微型集成化纳秒脉冲激光模块。
附图说明
图1为本发明一种具体实施方式的结构示意图。其中1：尾纤，2：自聚焦透镜，3：镀膜的复合晶体（Nd:YAG & Cr4+:YAG），4：TEC控温器件，5：1064nm反射，泵浦光透射膜，6：1064nm部分透射膜， 7：控温模块。
图2为在所要求的温度调控范围下，所得到的稳定的脉冲序列。
具体实施方式
下面结合实施例和附图详细描述本发明的技术方案，但保护范围不被此限制。
实施例 1 一种光纤耦合的微型集成化纳秒脉冲激光模块，结构可参考图1所示，主要包括连接泵浦源（半导体激光二极管，用光纤将泵浦光导入）和输出到放大系统的尾纤、自聚焦透镜和增益介质及可饱和吸收体复合晶体，
所述尾纤包含输入端和输出端，连接在两块自聚焦透镜一侧；
所述自聚焦透镜（尺寸为ø3mm×9mm）的两端面镀有在泵浦光波长的高增透膜，放置在所述增益介质及可饱和吸收体复合晶体的入射面一侧，利用所述尾纤将泵浦源发出的光经过自聚焦透镜汇聚到所述增益介质及可饱和吸收体复合晶体中；
所述增益介质及可饱和吸收体复合晶体（Nd:YAG + Cr4+:YAG，其尺寸为ø3mm×9mm，Nd:YAG尺寸为ø3mm×6mm, Cr4+:YAG尺寸为ø3mm×3mm，Cr4+:YAG透过率为65%）的入射端面镀有在泵浦光波长的高透膜和在振荡光波长的高反膜，另一端面镀有在振荡光波长的高透膜（对1064nm部分透射的高透膜，透过率为10%～15%），所述增益介质可饱和吸收体复合晶体发出的光由其两端面所镀的膜反射和部分透射，形成激光振荡，经过所述两端面镀有在振荡光波长的高透膜的自聚焦透镜耦合进入尾纤输出。增益介质及可饱和吸收体复合晶体与连接有控温模块的TEC控温器件相粘合， TEC控温器件的控温物质为TEC，其尺寸为5mm×5mm×9mm，控制温度范围为30～33℃。
实施例 2 一种光纤耦合的微型集成化纳秒脉冲激光模块，结构仍可参考图1所示，与实施例1不同的是，所述尾纤的输入端和输出端之外设有光纤连接器。
实施例 3 一种光纤耦合的微型集成化纳秒脉冲激光模块，结构仍可图1所示，主要包括连接泵浦源的输入光纤、自聚焦透镜、增益介质可饱和吸收体复合晶体、温度控制器件、自聚焦透镜、耦合输出光纤。
所述自聚焦透镜的两端面镀有在泵浦光波长的高增透膜，放置在所述增益介质可饱和吸收体控温材料复合晶体的入射面一侧，利用所述的尾纤将泵浦源发出的光经过自聚焦透镜汇聚到所述增益介质可饱和吸收体控温材料复合晶体中；所述增益介质可饱和吸收体控温材料复合晶体的入射端面镀有在泵浦光波长的高透膜和在振荡光波长的高反膜，另一端面镀有在振荡光波长的高透膜；所述自聚焦透镜的两端面镀有在振荡光波长的高增透膜，将输出光耦合进入输出光纤。
一种光纤耦合的微型集成化纳秒脉冲激光模块，其核心构件为是带有控温器件的增益介质和可饱和吸收体的复合晶体，其结构如图1所示，所述复合激光晶体为Nd:YAG + Cr4+:YAG且在其入射端镀有对泵浦光波长透射和1064nm波长全反射的光学薄膜，输出端镀有对1064nm部分透射，透过率为10%～15%。上述复合晶体与TEC温度控制器件粘合，实现对晶体温度的控制，温度的控制范围为30℃～33℃。图2为在所要求的温度调控范围下，所得到的稳定的脉冲序列。
最后应说明的是，该实施方式仅用以说明本发明的事实方案而非局限于此。对本发明的轻易替换和更改，都应涵盖在本发明的保护之内。
本发明的完成得益于下述基金资助：国家自然科学基金（NO.61275147）和山东省“泰山学者”建设工程专项经费资助。

Claims (1)

1.一种光纤耦合的微型集成化纳秒脉冲激光模块，主要包括连接泵浦源和输出到放大系统的尾纤、自聚焦透镜和增益介质及可饱和吸收体复合晶体，其特征在于：所述泵浦源为半导体激光二极管；所述自聚焦透镜尺寸为ø3mm×9mm；所述增益介质及可饱和吸收体复合晶体为Nd:YAG + Cr4+:YAG，其尺寸为ø3mm×9mm；所述增益介质及可饱和吸收体复合晶体输出端面镀有对1064nm部分透射的高透膜；所述增益介质及可饱和吸收体复合晶体输出端面高透膜透过率为10%～15%；所述增益介质及可饱和吸收体复合晶体与连接有控温模块的TEC控温器件相粘合；所述尾纤包含输入端和输出端，连接在两块自聚焦透镜一侧；一块自聚焦透镜的两端面镀有在泵浦光波长的高增透膜，放置在所述增益介质及可饱和吸收体复合晶体的入射面一侧，利用所述尾纤将泵浦源发出的光经过自聚焦透镜汇聚到所述增益介质及饱和吸收体复合晶体中；所述增益介质及可饱和吸收体复合晶体的入射端面镀有在泵浦光波长的高透膜和在振荡光波长的高反膜，另一端面镀有在振荡光波长的高透膜；所述增益介质及可饱和吸收体复合晶体发出的光由其两端面所镀的膜反射和部分透射，形成激光振荡，经过另一块两端面镀有在振荡光波长的高透膜的自聚焦透镜耦合进入尾纤输出；所述半导体激光二极管用光纤将泵浦光导入；所述振荡光为纳秒脉冲激光；所述Nd:YAG尺寸为ø3mm×6mm, Cr4+:YAG尺寸为ø3mm×3mm，Cr4+:YAG透过率为65%；TEC控温器件的控温物质为TEC，其尺寸为5mm×5mm×9mm；TEC控温器件的控制温度范围为30～33℃。
CN201310644990.8A 2013-12-05 2013-12-05 一种光纤耦合的微型集成化纳秒脉冲激光模块 Expired - Fee Related CN103618208B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310644990.8A CN103618208B (zh) 2013-12-05 2013-12-05 一种光纤耦合的微型集成化纳秒脉冲激光模块

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310644990.8A CN103618208B (zh) 2013-12-05 2013-12-05 一种光纤耦合的微型集成化纳秒脉冲激光模块

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103618208A CN103618208A (zh) 2014-03-05
CN103618208B true CN103618208B (zh) 2016-08-17

Family

ID=50168911

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310644990.8A Expired - Fee Related CN103618208B (zh) 2013-12-05 2013-12-05 一种光纤耦合的微型集成化纳秒脉冲激光模块

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103618208B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109616860A (zh) * 2019-02-12 2019-04-12 北京交通大学 一种光纤放大器

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104409950A (zh) * 2014-11-14 2015-03-11 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 高功率亚百皮秒脉冲激光系统
CN107910739A (zh) * 2017-12-22 2018-04-13 广东华快光子科技有限公司 一种带温控装置的百皮秒微片式固体激光器
CN111952830A (zh) * 2020-07-21 2020-11-17 大族激光科技产业集团股份有限公司 一种纳秒种子源及双脉宽光纤激光器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1355583A (zh) * 2000-11-28 2002-06-26 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 半导体二极管泵浦的自聚焦透镜激光谐振腔
CN101030690A (zh) * 2007-02-02 2007-09-05 清华大学 一种提高输出稳定性的脉冲激光器
CN102208740A (zh) * 2011-05-04 2011-10-05 北京工业大学 一种环形结构纳秒脉冲光纤激光器
CN203631971U (zh) * 2013-12-05 2014-06-04 聊城大学 采用光纤耦合泵浦光输入和输出的脉冲激光模块

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1355583A (zh) * 2000-11-28 2002-06-26 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 半导体二极管泵浦的自聚焦透镜激光谐振腔
CN101030690A (zh) * 2007-02-02 2007-09-05 清华大学 一种提高输出稳定性的脉冲激光器
CN102208740A (zh) * 2011-05-04 2011-10-05 北京工业大学 一种环形结构纳秒脉冲光纤激光器
CN203631971U (zh) * 2013-12-05 2014-06-04 聊城大学 采用光纤耦合泵浦光输入和输出的脉冲激光模块

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
High-peak power,passively Q-switched,composite,all-polycrystalline ceramic Nd:YAG/Cr4+:YAG lasers;O.Sandu等;《Quantum Electronics》;20121231;第42卷(第3期);第211-215页 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109616860A (zh) * 2019-02-12 2019-04-12 北京交通大学 一种光纤放大器

Also Published As

Publication number Publication date
CN103618208A (zh) 2014-03-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102709797B (zh) 一种中红外级联脉冲光纤激光器
CN103618208B (zh) 一种光纤耦合的微型集成化纳秒脉冲激光模块
CN104319617A (zh) 一种带宽和中心波长可调节的激光器
CN104466636A (zh) 一种单频调q脉冲光纤激光器
CN204992236U (zh) 一种被动锁模线偏振皮秒脉冲光纤激光器
CN103050870B (zh) 可光纤输出的微片激光器
CN104253375B (zh) 一种高重复频率窄脉宽单模绿光激光器
CN205248608U (zh) 高功率飞秒光纤激光器
CN104538823A (zh) 同带泵浦Er:YAG晶体的1617nm被动调Q激光器
CN202276060U (zh) 一种自拉曼变频自锁模固体激光器
CN110061408A (zh) 掺铬硒化锌纳米颗粒可饱和吸收体的制备及其构成全光纤调q激光器
CN101771236A (zh) 无展宽器的啁啾脉冲放大光纤激光系统
CN203839695U (zh) 一种基于偏振控制器的2微米主动锁模光纤激光器
CN202059040U (zh) 一种线形腔被动调q光纤激光器
CN104242037A (zh) 一种利用腔内调制获得脉冲串激光的方法及装置
CN108490548B (zh) 一种集成化带通滤波隔离器
CN203631971U (zh) 采用光纤耦合泵浦光输入和输出的脉冲激光模块
CN102208740A (zh) 一种环形结构纳秒脉冲光纤激光器
CN102904154A (zh) 一种提高输出偏振特性的脉冲激光器
CN216529822U (zh) 一种用于测距的1.5微米波段皮秒调q激光器
CN205985736U (zh) 一种紫外脉冲激光器
CN102122790B (zh) 单端光纤耦合的线偏振声光调q光纤激光器
CN112563873B (zh) 一种可饱和吸收体的制备方法及多模光纤激光器
CN103972786A (zh) 一种放大器结构和激光器
CN205070154U (zh) 一种载波包络相位自稳定的光参量放大器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20160817

Termination date: 20161205