CN210296860U

CN210296860U - 光纤激光器

Info

Publication number: CN210296860U
Application number: CN201921431855.4U
Authority: CN
Inventors: 黎永坚; 庄众; 蒋峰
Original assignee: Maxphotonics Co Ltd; Suzhou Maxphotonics Co Ltd
Current assignee: Maxphotonics Co Ltd; Suzhou Maxphotonics Co Ltd
Priority date: 2019-08-30
Filing date: 2019-08-30
Publication date: 2020-04-10
Anticipated expiration: 2029-08-30

Abstract

本申请光纤激光器包括泵浦源、合束器、第一光栅、第二光栅、第三光栅、第一有源光纤、第二有源光纤，以及第一输出器件，所述泵浦源经由所述合束器连接所述第三光栅一端，所述第三光栅另一端依次连接第二有源光纤和第二光栅的一端，所述第二光栅另一端依次连接第一有源光纤和第一光栅的一端，所述合束器的输出端连接输出器件。本申请激光器可实现全光纤化光路，且有助于缩小激光器尺寸，降低激光器成本。

Description

光纤激光器

【技术领域】

本申请涉及激光技术领域，尤其是涉及一种光纤激光器。

【背景技术】

近年来，光纤激光器成为激光领域的研究热点之一，并在很多领域得到了广泛的应用，如激光加工、激光医疗、光通信、国防军事以及科学研究等领域。

目前光纤激光器中，基于石墨烯、碳纳米管、半导体饱和吸收镜等可饱和吸收调制方案无法实现全光纤化，且成本较高，同时难获得稳定的高能量脉冲，不适合工业中的量产应用。

因此，提供一种可实现全光纤化、脉冲能量稳定、适用于工业量产的光纤激光器实为必要。

【实用新型内容】

本申请的目的在于提供一种可实现全光纤化、脉冲能量稳定的全光纤化多光栅调制光纤激光器。

为实现本申请目的，提供以下技术方案：

本申请提供一种光纤激光器，其包括泵浦源、合束器、第一光栅、第二光栅、第三光栅、第一有源光纤、第二有源光纤，以及输出器件，所述泵浦源经由所述合束器连接所述第三光栅的一端，所述第三光栅的另一端依次连接第二有源光纤和第二光栅的一端，所述第二光栅的另一端依次连接第一有源光纤和第一光栅，所述合束器的输出端连接输出器件。

所述泵浦源在电激励下产生激光经由合束器进入第二有源光纤，形成自发辐射ASE宽带光谱，所述第一光栅与所述第三光栅的反馈选择下，形成第一激光，所述第一激光波长在第一有源光纤吸收谱线内，所述第一有源光纤与第一光栅和第二光栅形成激光谐振腔，在第一激光能量激励下，第一有源光纤对第一激光产生受激吸收，形成粒子数反转，通过第一光栅与第二光栅反馈形成第二激光，第二激光通过第一有源光纤形再次成放大，所述第二激光经由所述合束器输出端到达所述输出器件，所述合束器对所述第一有源光纤进行反向泵浦，转换效率优于内腔合束器方案，减少腔内损耗，降低第二激光产生的阈值，从原理上使激光谐振条件大大降低。

一些实施方式中，所述光纤激光器包括内谐振腔和外谐振腔，所述内谐振腔包括所述第一光栅、所述第二光栅和所述第一有源光纤，所述外谐振腔包括所述第二有源光纤和所述第三光栅。

一些实施方式中，所述泵浦源有N个，其中N为自然数，一些实施例中，N为1～19的自然数。在另一些实施例中，泵浦源的数量可以为2个。

一些实施方式中，所述第一有源光纤为稀土离子掺杂光纤。

一些实施方式中，所述第一有源光纤为Yb稀土离子掺杂光纤。第一有源光纤中Yb离子对第一激光产生受激吸收，形成粒子数反转。

一些实施方式中，所述泵浦源为半导体芯片泵源。

一些实施方式中，所述泵浦源的波长范围是800～1000nm。

一些实施方式中，所述合束器为(N+1)x1的合束器，其中N为自然数，其中一些实施例中，N为1～19的自然数。

一些实施方式中，所述光纤激光器的工作方式包括连续或脉冲。

一些实施方式中，所述第一光栅中心波长λ₁为200<λ₁<1600，反射率R₁为0<R₁<1；所述第二光栅中心波长λ₂为200<λ₂<1600，反射率R₂为0<R₂<1；所述第三光栅中心波长λ₃为200<λ₃<1600，反射率R₃为0<R₃<1。

对比现有技术，本申请具有以下优点：

本申请与和目前一般技术所采用半导体可饱和吸收镜等可饱和吸收调制方案相比，具有以下区别：

一般技术中采用的半导体饱和吸收镜一般使用材料为GaAs半导体晶圆，半导体饱和吸收体为一种半导体材料，通过半导体材料带间跃迁提供了锁模的自启动机制(例载流子重组)，现有技术的这种方案不能实现全光纤化光路。另外，对于目前传统的固体激光器、端泵半导体激光器而言，声光/电光调Q需要增加驱动源。

而本申请中可饱和吸收体为掺杂Yb离子光纤，光纤中的Yb是一种金属离子，Yb稀土离子掺杂光纤作为可饱和吸收体是因为稀土离子Yb的特有能级结构。因此，本申请采用稀土离子掺杂光纤作为可饱和吸收体，可省去可饱和吸收镜的使用，可实现全光纤化光路。

此外，本申请可以通过三光栅的反馈调节，形成不同光子能量的激光输出，工作方式包含连续，脉冲，主要使用多光栅在整个光路中形成被动调制。本申请方案激光器有助于缩小激光器尺寸，降低激光器成本，且可实现全光纤化。

再者，所述合束器对所述第一有源光纤进行反向泵浦，转换效率优于内腔合束器方案，减少腔内损耗，降低第二激光产生的阈值，从原理上使激光谐振条件大大降低。

【附图说明】

图1为本申请光纤激光器实施例的示意图。

【具体实施方式】

请参阅图1，本申请光纤激光器实施例示意图，其包括第一泵浦源700、第二泵浦源800、合束器600、第一光栅100、第二光栅200、第三光栅300、第一有源光纤400、第二有源光纤500，以及输出器件900。

所述合束器600包括与泵浦源连接的泵浦端、与输出器件900连接的输出端，以及与第三光栅300连接的信号端，所述第一泵浦源700、第二泵浦源800连接所述合束器600的泵浦端，所述第一泵浦源700、第二泵浦源800经由所述合束器600后，通过所述合束器600的信号端连接所述第三光栅300的一端，所述第三光栅300的另一端依次连接第二有源光纤500和第二光栅200的一端，所述第二光栅200的另一端依次连接第一有源光纤400和第一光栅100，所述合束器600的输出端连接输出器件900。

所述光纤激光器包括内谐振腔和外谐振腔，所述内谐振腔包括所述第一光栅100、所述第二光栅200和所述第一有源光纤400，所述外谐振腔包括所述第二有源光纤500和所述第三光栅300。所述第一有源光纤400为Yb稀土离子掺杂光纤。

所述第一泵浦源700、第二泵浦源800在电激励下产生激光经由合束器600进入第二有源光纤500，形成自发辐射ASE宽带光谱，所述第一光栅100与所述第三光栅300的反馈选择下，形成第一激光，所述第一激光波长在第一有源光纤400吸收谱线内，所述第一有源光纤400与第一光栅100和第二光栅200形成激光谐振腔，在第一激光能量激励下，第一有源光纤400中Yb离子对第一激光产生受激吸收，形成粒子数反转，通过第一光栅100与第二光栅200反馈形成第二激光，第二激光通过第一有源光纤400形再次成放大，所述第二激光经由所述合束器输出端到达所述输出器件，所述合束器600对所述第一有源光纤400进行反向泵浦，转换效率优于内腔合束器方案，减少腔内损耗，降低第二激光产生的阈值，从原理上使激光谐振条件大大降低。

具体的，所述第一泵浦源700、第二泵浦源800为半导体芯片泵源。所述第一泵浦源700、第二泵浦源800的波长范围是800～1000nm。所述光纤激光器的工作方式包括连续或脉冲。

具体的，所述第一光栅100中心波长λ₁为200<λ₁<1600，反射率R₁为0<R₁<1；所述第二光栅中心波长λ₂为200<λ₂<1600，反射率R₂为0<R₂<1；所述第三光栅中心波长λ₃为200<λ₃<1600，反射率R₃为0<R₃<1。

一些实施例中，所述合束器600为(N+1)x1的合束器，其中N为自然数，N优选为1～19的自然数。

本申请中第一有源光纤400作为可饱和吸收体，所述可饱和吸收体为Yb稀土离子掺杂光纤，光纤中的Yb是一种金属离子，Yb稀土离子掺杂作为可饱和吸收体是因为稀土离子Yb的特有能级结构。因此，本申请采用稀土离子掺杂光纤作为可饱和吸收体，可省去可饱和吸收镜的使用，可实现全光纤化光路。

本申请可以通过三光栅的反馈调节，形成不同光子能量的激光输出，工作方式包含连续，脉冲，主要使用多光栅在整个光路中形成被动调制。本申请方案激光器有助于缩小激光器尺寸，降低激光器成本，且可实现全光纤化。

再者，所述合束器600对所述第一有源光纤400进行反向泵浦，转换效率优于内腔合束器方案，可减少腔内损耗，降低第二激光产生的阈值，从原理上使激光谐振条件大大降低。

以上所述仅为本申请的较佳实施例，本申请的保护范围并不局限于此，任何基于本申请技术方案上的等效变换均属于本申请保护范围之内。

Claims

1.一种光纤激光器，其特征在于，其包括泵浦源、合束器、第一光栅、第二光栅、第三光栅、第一有源光纤、第二有源光纤，以及输出器件，所述泵浦源经由所述合束器连接所述第三光栅的一端，所述第三光栅的另一端依次连接第二有源光纤和第二光栅的一端，所述第二光栅的另一端依次连接第一有源光纤和第一光栅，所述合束器的输出端连接输出器件。

2.如权利要求1所述的光纤激光器，其特征在于，所述光纤激光器包括内谐振腔和外谐振腔，所述内谐振腔包括所述第一光栅、所述第二光栅和所述第一有源光纤，所述外谐振腔包括所述第二有源光纤和所述第三光栅。

3.如权利要求1或2所述的光纤激光器，其特征在于，所述泵浦源的数量为1～19。

4.如权利要求1或2所述的光纤激光器，其特征在于，所述第一有源光纤为稀土离子掺杂光纤。

5.如权利要求4所述的光纤激光器，其特征在于，所述第一有源光纤为Yb稀土离子掺杂光纤。

6.如权利要求1或2所述的光纤激光器，其特征在于，所述泵浦源为半导体芯片泵源。

7.如权利要求6所述的光纤激光器，其特征在于，所述泵浦源的波长范围是800～1000nm。

8.如权利要求3所述的光纤激光器，其特征在于，所述合束器为(N+1)x1的合束器，其中N为1～19的自然数。

9.如权利要求1或2所述的光纤激光器，其特征在于，所述光纤激光器的工作方式包括连续或脉冲。

10.如权利要求1或2所述的光纤激光器，其特征在于，所述第一光栅中心波长λ₁为200<λ₁<1600，反射率R₁为0<R₁<1；所述第二光栅中心波长λ₂为200<λ₂<1600，反射率R₂为0<R₂<1；所述第三光栅中心波长λ₃为200<λ₃<1600，反射率R₃为0<R₃<1。