CN217134871U - 一种1535nm激光振荡放大器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种1535nm激光振荡放大器，其包括沿光传输方向依次排列的第一泵浦源、泵浦耦合系统、激光振荡器、调制器、耦合透镜、光隔离器和光纤放大器；所述第一泵浦源、所述泵浦耦合系统、激光振荡器和调制器构成种子源；第一泵浦源沿光传输方向发射940nm第一泵浦光输入泵浦耦合系统，由泵浦耦合系统将940nm第一泵浦光耦合输入激光振荡器的增益介质，激光振荡器吸收940nm第一泵浦光并产生连续的1535nm的振荡激光输入调制器，经调制器调制后输出1535nm脉冲激光输入耦合透镜，再经耦合透镜耦合输入光隔离器，再经光纤放大器放大后输出，采用以上技术方案具有无需温控、输出波长稳定、小型化低成本的优点。

Description

一种1535nm激光振荡放大器

技术领域

本实用新型涉及激光雷达领域，尤其是一种1535nm激光振荡放大器。

背景技术

随着激光雷达应用越来越广泛，越来越多的公司选择1.5um波段的MOPA作为发射光源，但激光雷达发射光源对于小型化、集成化和低成本的要求很高。通常的1.5um波段的MOPA技术方案是采用调制的1550nm半导体激光器作为种子源，然后采用一级或多级的光纤放大器对种子源信号光进行放大后得到车载激光雷达所需的发射光源。由于作为种子源的半导体激光器的波长随温度变化会达到0.3nm/℃，而车载激光雷达对于工作温度的范围要求非常宽，最低要求都需要达到-40℃ ～+85℃，所以种子源的波长变化范围会达到37.5nm，太大的波长范围对于车载激光雷达发射光源来说会因为噪声太大而没法实用，这对于光纤放大器的放大性能和车载激光雷达的滤光都带来极大挑战。所以必须把种子源的波长范围控制在比较小的波长范围内，通过对种子源进行波长锁定和控温，可以让种子源波长的变化范围缩小，但会给整个车载激光雷达系统带来结构复杂化和成本高的问题。另外，通常选择1550nm作为种子源的波长，但由于掺铒或掺镱光纤的荧光发射谱的峰值波长是1535nm（如图1所示），即当种子源波长为1535nm时具有最佳的放大效果。而当种子源波长为1550nm时，光的放大效率很低，同时会伴有很高的放大自发辐射光（ASE），从而会给车载激光雷达带来系统噪声高的问题，造成探测距离和精度下降。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种无需温控、输出波长稳定、小型化低成本的1535nm激光振荡放大器。

本实用新型的一种1535nm激光振荡放大器，采用以下技术方案：其包括沿光传输方向依次排列的第一泵浦源、泵浦耦合系统、激光振荡器、调制器、耦合透镜、光隔离器和光纤放大器；所述第一泵浦源、所述泵浦耦合系统、激光振荡器和调制器构成种子源；第一泵浦源沿光传输方向发射940nm第一泵浦光输入泵浦耦合系统，由泵浦耦合系统将940nm第一泵浦光耦合输入激光振荡器的增益介质，激光振荡器吸收940nm第一泵浦光并产生连续的1535nm的振荡激光输入调制器，经调制器调制后输出1535nm脉冲激光输入耦合透镜，再经耦合透镜耦合输入光隔离器，再经光纤放大器放大后输出。

进一步，所述增益介质包括铒镱共掺磷酸盐玻璃，所述铒镱共掺磷酸盐玻璃对应泵浦耦合系统的一侧镀设第一腔镜，对应调制器的一侧镀设第二腔镜，所述第一腔镜对940nm第一泵浦光高透，对1535nm振荡激光高反；所述第二腔镜对1535nm振荡激光部分透，对940nm第一泵浦光高反；所述泵浦耦合系统将940nm第一泵浦光耦合经过第一腔镜透射输入铒镱共掺磷酸盐玻璃，铒镱共掺磷酸盐玻璃吸收第一泵浦光并产生连续的1535nm的振荡激光后经第二腔镜透射输入调制器。

进一步，所述增益介质为铒镱共掺磷酸盐玻璃光纤，所述铒镱共掺磷酸盐玻璃光纤对应泵浦耦合系统的一侧设有第一光纤光栅，对应调制器的一侧设有第二光纤光栅，所述第一光纤光栅对940nm第一泵浦光高透，对1535nm振荡激光高反；所述第二光纤光栅对1535nm振荡激光部分透，对940nm第一泵浦光高反；所述泵浦耦合系统将940nm第一泵浦光耦合经过第一光纤光栅透射输入铒镱共掺磷酸盐玻璃光纤，铒镱共掺磷酸盐玻璃光纤吸收第一泵浦光并产生连续的1535nm的振荡激光后经第二光纤光栅透射输入调制器。

进一步，所述泵浦耦合系统为球面或非球面透镜。

另一种方案，采用以下技术方案：其包括1535nm半导体激光器、调制器、耦合透镜、光隔离器和光纤放大器；所述1535nm半导体激光器、耦合透镜、光隔离器和光纤放大器沿光传输方向依次排列；1535nm半导体激光器和调制器构成种子源；所述调制器对1535nm半导体激光器进行调制后输出1535nm脉冲激光，再经耦合透镜耦合输入光隔离器，再经光纤放大器放大后输出。

以上两种方案进一步，所述光纤放大器包括增益光纤、合束器和第二泵浦源组成的反向泵浦结构或正向泵浦结构；所述反向泵浦结构包括沿光传输方向依次排列的增益光纤和合束器，所述耦合透镜将1535nm脉冲激光耦合输入光隔离器，由光隔离器将1535nm脉冲激光透射入增益光纤，同时第二泵浦源沿着光传输另一方向发射940nm第二泵浦光输入合束器，经合束器耦合输入增益光纤，增益光纤吸收940nm第二泵浦光并对1535nm脉冲激光进行放大，放大后的1535nm脉冲激光再经合束器输出；所述正向泵浦结构包括沿光传输方向依次排列的合束器和增益光纤，所述耦合透镜将1535nm脉冲激光耦合输入光隔离器，由光隔离器将1535nm脉冲激光透射入合束器，同时第二泵浦源沿着光传输一方向发射940nm第二泵浦光输入合束器，经合束器耦合输入增益光纤，增益光纤吸收940nm第二泵浦光并对1535nm脉冲激光进行放大输出。

进一步，所述增益光纤为铒镱共掺光纤。

以上两种方案进一步，所述耦合透镜为球面或非球面透镜。

以上两种方案进一步，所述调制器为声光调制器，其调制频率为100KHz~5MHz。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：通过使用振荡波长为1535nm的激光器作为种子源，无需温控就能实现稳定的波长输出，同时提高了放大器的光光转换效率，降低了放大的自发辐射，有效降低了输出激光的噪声，另外还简化了光源的结构并降低了成本。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，在附图中：

图1 为本实用新型实施例一的结构图；

图2 为本实用新型实施例二的结构图；

图3 为本实用新型实施例三的结构图；

图4 为本实用新型实施例四的结构图；

图5 为本实用新型实施例五的结构图；

图6 为本实用新型实施例六的结构图。

具体实施方式

实施例一

参见图1所示，一种1535nm激光振荡放大器，其结构依序包括：第一泵浦源101，泵浦耦合系统102，第一腔镜103，铒镱共掺磷酸盐玻璃104，第二腔镜105，调制器106，耦合透镜107，光隔离器108，增益光纤109，合束器110和第二泵浦源111。第一泵浦源101用于发射940nm的第一泵浦光；泵浦耦合系统102用于把第一泵浦光耦合到铒镱共掺磷酸盐玻璃104；铒镱共掺磷酸盐玻璃104用于吸收第一泵浦光并产生连续的1535nm的振荡激光；第一腔镜103用于透过第一泵浦光并反射1535nm振荡激光；第二腔镜105用于反射第一泵浦光并输出连续的1535nm振荡激光；第一腔镜103、铒镱共掺磷酸盐玻璃104和第二腔镜105组成了激光振荡器。调制器106用于对连续的1535nm振荡激光进行调制，输出100kHz到5MHz的1535nm脉冲激光；耦合透镜107用于把1535nm脉冲激光耦合到光隔离器108中；光隔离器108用于隔离反向传输的光并把1535nm脉冲激光输入到增益光纤109中；第二泵浦源111用于发射940nm的第二泵浦光到合束器110；合束器110把第二泵浦光耦合到增益光纤109中；增益光纤109用于吸收第二泵浦光并对1535nm脉冲激光进行放大。第二泵浦源111、合束器110和增益光纤109组成了反向泵浦结构的光纤放大器结构。最后放大的1535nm脉冲激光从合束器107的另一端口输出。

实施例二

参见图2所示，本实施例与实施例一基本相同，其不同之处在于：第二泵浦源111、合束器110和增益光纤109组成了正向泵浦结构，即合束器110放置于隔离器108和增益光纤109之间。其余结构与实施例一相同，这里不再赘述。

实施例三

参见图3所示，一种1535nm激光振荡放大器，其结构依序包括：第一泵浦源201；泵浦耦合系统202；第一光纤光栅203；铒镱共掺磷酸盐玻璃光纤204；第二光纤光栅205；调制器206；耦合透镜207；光隔离器208；增益光纤209；合束器210；第二泵浦源211。本实施例与实施例1结构基本相同，其不同之处在于：第一光纤光栅203、铒镱共掺磷酸盐玻璃光纤204和第二光纤光栅205组成了激光振荡器，第一光纤光栅203用于透过第一泵浦光并反射振荡激光；第二光纤光栅205用于部分反射振荡激光并输出连续的1535nm振荡激光。其余结构与实施例一相同，这里不再赘述。

实施例四

参见图4所示，本实施例与实施例三基本相同，其不同之处在于：第二泵浦源211、合束器210和增益光纤209组成了正向泵浦结构，即合束器210放置于隔离器208和增益光纤209之间。其余结构与实施例三相同，这里不再赘述。

实施例五

参见图5所示，一种1535nm激光振荡放大器，其结构依序包括：1535nm半导体激光器301；调制器302；耦合透镜303；光隔离器304；增益光纤305；合束器306；泵浦源307。本实施例的采用1535nm半导体激光器301作为种子源，通过调制器302对1535nm半导体激光器301进行调制后输出1535nm脉冲激光。1535nm脉冲激光通过耦合透镜303耦合到光隔离器304中。其余结构与实施例一相同，这里不再赘述。

实施例六

如图6所示，本实施例与实施例五基本相同，其不同之处在于：泵浦源307、合束器306和增益光纤305组成了正向泵浦结构，即合束器306放置于隔离器304和增益光纤305之间。其余结构与实施例五相同，这里不再赘述。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种1535nm激光振荡放大器，其特征在于：其包括沿光传输方向依次排列的第一泵浦源、泵浦耦合系统、激光振荡器、调制器、耦合透镜、光隔离器和光纤放大器；所述第一泵浦源、所述泵浦耦合系统、激光振荡器和调制器构成种子源；第一泵浦源沿光传输方向发射940nm第一泵浦光输入泵浦耦合系统，由泵浦耦合系统将940nm第一泵浦光耦合输入激光振荡器的增益介质，激光振荡器吸收940nm第一泵浦光并产生连续的1535nm的振荡激光输入调制器，经调制器调制后输出1535nm脉冲激光输入耦合透镜，再经耦合透镜耦合输入光隔离器，再经光纤放大器放大后输出。

2.一种1535nm激光振荡放大器，其特征在于：其包括1535nm半导体激光器、调制器、耦合透镜、光隔离器和光纤放大器；所述1535nm半导体激光器、耦合透镜、光隔离器和光纤放大器沿光传输方向依次排列；1535nm半导体激光器和调制器构成种子源；所述调制器对1535nm半导体激光器进行调制后输出1535nm脉冲激光，再经耦合透镜耦合输入光隔离器，再经光纤放大器放大后输出。

3.根据权利要求1所述的一种1535nm激光振荡放大器，其特征在于：所述增益介质包括铒镱共掺磷酸盐玻璃，所述铒镱共掺磷酸盐玻璃对应泵浦耦合系统的一侧镀设第一腔镜，对应调制器的一侧镀设第二腔镜，所述第一腔镜对940nm第一泵浦光高透，对1535nm振荡激光高反；所述第二腔镜对1535nm振荡激光部分透，对940nm第一泵浦光高反；所述泵浦耦合系统将940nm第一泵浦光耦合经过第一腔镜透射输入铒镱共掺磷酸盐玻璃，铒镱共掺磷酸盐玻璃吸收第一泵浦光并产生连续的1535nm的振荡激光后经第二腔镜透射输入调制器。

4.根据权利要求1所述的一种1535nm激光振荡放大器，其特征在于：所述增益介质为铒镱共掺磷酸盐玻璃光纤，所述铒镱共掺磷酸盐玻璃光纤对应泵浦耦合系统的一侧设有第一光纤光栅，对应调制器的一侧设有第二光纤光栅，所述第一光纤光栅对940nm第一泵浦光高透，对1535nm振荡激光高反；所述第二光纤光栅对1535nm振荡激光部分透，对940nm第一泵浦光高反；所述泵浦耦合系统将940nm第一泵浦光耦合经过第一光纤光栅透射输入铒镱共掺磷酸盐玻璃光纤，铒镱共掺磷酸盐玻璃光纤吸收第一泵浦光并产生连续的1535nm的振荡激光后经第二光纤光栅透射输入调制器。

5.根据权利要求1或2所述的一种1535nm激光振荡放大器，其特征在于：所述光纤放大器包括增益光纤、合束器和第二泵浦源组成的反向泵浦结构或正向泵浦结构；所述反向泵浦结构包括沿光传输方向依次排列的增益光纤和合束器，所述耦合透镜将1535nm脉冲激光耦合输入光隔离器，由光隔离器将1535nm脉冲激光透射入增益光纤，同时第二泵浦源沿着光传输另一方向发射940nm第二泵浦光输入合束器，经合束器耦合输入增益光纤，增益光纤吸收940nm第二泵浦光并对1535nm脉冲激光进行放大，放大后的1535nm脉冲激光再经合束器输出；所述正向泵浦结构包括沿光传输方向依次排列的合束器和增益光纤，所述耦合透镜将1535nm脉冲激光耦合输入光隔离器，由光隔离器将1535nm脉冲激光透射入合束器，同时第二泵浦源沿着光传输一方向发射940nm第二泵浦光输入合束器，经合束器耦合输入增益光纤，增益光纤吸收940nm第二泵浦光并对1535nm脉冲激光进行放大输出。

6.根据权利要求5所述的一种1535nm激光振荡放大器，其特征在于：所述增益光纤为铒镱共掺光纤。

7.根据权利要求1所述的一种1535nm激光振荡放大器，其特征在于：所述泵浦耦合系统为球面或非球面透镜。

8.根据权利要求1或2所述的一种1535nm激光振荡放大器，其特征在于：所述耦合透镜为球面或非球面透镜。

9.根据权利要求1或2所述的一种1535nm激光振荡放大器，其特征在于：所述调制器为声光调制器，其调制频率为100KHz~5MHz。

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