專利名稱：保偏光子晶體光纖組束激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光纖激光器領(lǐng)域，特別涉及一種保偏光子晶體光纖組束激光器。
背景技術(shù)：
光子晶體光纖有著無盡單模，大模場面積，大數(shù)值孔徑，設(shè)計自由度大等優(yōu) 點，因此比普通光纖更容易實現(xiàn)高功率和高光束質(zhì)量激光輸出。
目前已經(jīng)實現(xiàn)了單根光子晶體光纖1530W的高功率輸出。雖然單根光子晶體 光纖激光輸出功率已得到很大的提高，但由于摻雜光纖的非線性效應(yīng)，熱光損傷 等物理機制的限制，無限提高單根光纖激光功率輸出是不可能的。為此，通常采 用相干組束的辦法以獲得超高功率、高光束質(zhì)量的光纖激光束。
目前的相干組束方法主要分為主動鎖相和被動鎖相技術(shù)。主動鎖相技術(shù)需 要對實時探測和控制相位，這就要求響應(yīng)時間很小的探測和反饋器件，實現(xiàn)起來 比較困難。被動鎖相組束技術(shù)主要采用外腔耦合或光纖耦合器實現(xiàn)光纖激光的 相干組束。外腔耦合技術(shù)通常要采用空間濾波器，但是空間濾波器制作要求精 度高，會造成很大能量損失，而且最后只是實現(xiàn)每路激光的相位鎖定，多路激 光并不能真正的合成為一束。光纖耦合器與光纖也存在耦合損耗問題，功率過 高會對熔接部位造成熱光損傷，而且最終不能避免單根光纖激光輸出功率的限 制。無論是主動鎖相還是被動鎖相技術(shù)，如果不采用全保偏器件，相干組束得 到激光的偏振性將無法控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決背景技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，而提供一種可以獲得高功 率、高光束質(zhì)量、單偏振的保偏光子晶體光纖組束激光器。 本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下
本發(fā)明為一種保偏光子晶體光纖組束激光器，其特征在于包括AA根微結(jié)構(gòu)相同的保偏光子晶體光纖，該#為大于或等于2的正整偶數(shù)；光纖的一端分別 連接泵浦激光器和二色鏡；iV根光纖兩兩一組，每組中第二根光纖后放置一個 7W2個X/2波片；通過一個全反射鏡可以將第一根光纖輸出的激光以一定角度反 射到一個塞那蒙特棱鏡上；在塞那蒙特棱鏡后再依次放置一個A/4波片、一個A/2 波片、 一個偏振片以及一個末端反射鏡。該末端反射鏡與光纖前端的二色鏡構(gòu) 成組束激光器的諧振腔。
所述的保偏光子晶體光纖的一端為自由端，用于泵浦光源泵浦，另一端端面 切割5-8度，為光束輸出端。
所述的二色鏡對激光波長全反射，對泵浦光波長全透射。 所述的每組保偏光子晶體光纖中光纖的長度可以不同。 所述的7V根保偏光子晶體光纖輸出激光的強度大小可以不同。 所述的塞那蒙特棱鏡后的X72波片的光軸方向需要根據(jù)每組保偏光子晶體光 纖輸出激光的強度進行調(diào)整。
所述的偏振片的偏振方向和第一根光纖的偏振方向相同。 所述的末端反射鏡是對泵浦波長全透射，對激光波長部分反射的二色鏡。 本發(fā)明型將W根保偏光子晶體光纖兩兩偏振方向相互垂直的線偏振光通過 一個塞那蒙特棱鏡合成為一橢圓偏振光。在塞那蒙特棱鏡后再依次放置一個X74 波片和一個A72波片，使橢圓偏振光再次變?yōu)榫€偏振光。接著再放置一個偏振片。 此時，如果到達塞那蒙特棱鏡的兩線偏振光之間的位相不為恒定值，則合成的線 偏振光不能通過偏振片，由末端反射鏡與光纖前端的二色鏡構(gòu)成的激光振腔高 損。利用激光總是運行于損耗最小的狀態(tài)下的自組織原理便可以實現(xiàn)兩根保偏 光子晶體光纖之間的位相鎖定。將上述的裝置再和反射鏡(對激光波長全反射) 和分光鏡(對激光波長50%透射)組合構(gòu)成激光器的復(fù)合腔，每對光子晶體光 纖偏振合成的線偏振激光經(jīng)復(fù)合腔末端腔鏡部分反射后引起偏振方向相同的激 光相互注入，實現(xiàn)相干組束單偏振激光輸出。 本發(fā)明與在先技術(shù)相比有很多明顯優(yōu)點 1.穩(wěn)定性高，不需要外加耦合透鏡或濾波器，也不存在普通光纖耦合器的熔
4接、耦合損失問題。
2. 避免了單根光纖輸出的功率限制，能允許大功率輸出?？蓪崿F(xiàn)多個光纖激光 器的高功率相干鎖相且合成輸出。
3. 真正意義上實現(xiàn)單光束相干合成輸出，具有單偏振性，光束質(zhì)量好。


圖1是本發(fā)明以2根保偏光子晶體光纖為例的光纖組束激光器示意圖。 圖2是本發(fā)明以4根保偏光子晶體光纖為例的光纖組束激光器示意圖。 附圖標(biāo)號說明1、 2-半導(dǎo)體激光泵浦源，3、 4-對泵浦波長全透射，激光 波長全反射的二色鏡，5、 6-保偏光子晶體光纖，7、 8-準(zhǔn)直透鏡，9-對激光波 長全反鏡，10-A/2波片，11-塞那蒙特棱鏡，12-A74波片，13-V2波片，14_偏 振片，15-對泵浦波長全透射，激光波長部分反射的末端腔鏡，21、 22、 23、 24-保偏光子晶體光纖，25-對泵浦波長全透射，激光波長全反射的二色鏡，26-對 泵浦波長全透，激光波長50%反射的二色鏡。
具體實施例方式
以下以附圖為例對本發(fā)明作進一步說明。
圖1是兩根保偏光子晶體光纖組朿激光器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中有兩根長短不同的保偏光子晶體光纖5、 6，每根保偏光子晶體光纖的 一端為自由端，用于泵浦源l、 2泵浦。
二色鏡3、 4作為光纖組束激光器一端的腔鏡。
保偏光子晶體光纖5、 6輸出的線偏振光分別用透鏡7、 8準(zhǔn)直，在準(zhǔn)直透 鏡10后放置一個A/2波片10，使保偏光子晶體光纖6輸出的線偏振光的偏振方 向(s方向)和保偏光子晶體光纖5輸出的線偏振光的偏振方向(p方向)相互 垂直。通過一個全反射鏡9可以將光纖5輸出的激光以一定角度反射到一個塞 那蒙特棱鏡11。這兩束偏振方向相互垂直的線偏振光通過塞那蒙特棱鏡11后偏 振合成為橢圓偏振光，該橢圓偏振光依次通過一個波片12， X/2波片13后變?yōu)槠穹较驗閟方向的線偏振光。這里需要注意的是，X/2波片13的光軸方 向需要根據(jù)兩根光纖輸出光的強度比進行調(diào)整，例如，如果兩根保偏光子晶體 光纖輸出光的強度比為1:1，位相差為0，則偏振合成為橢圓偏振光的偏振方向 與光纖輸出端線偏振光的夾角為45。， V2波片13光軸和s方向夾角應(yīng)為22.5。。 該線偏振光再通過一個透振方向為s方向的偏振片14。此時，如果到達塞那蒙 特棱鏡的兩線偏振光之間的位相差不為固定值，則合成的線偏振光不能通過偏 振片14，由末端腔鏡15與二色鏡3、 4構(gòu)成的激光諧振腔高損，利用激光器總 是工作在最小損耗狀態(tài)的自組織原理便可以鎖定光纖5、 6之間的位相差，相干 組束后的單偏振激光從末端腔鏡15輸出。
圖2是四根保偏光子晶體光纖組束激光器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中有四根長短不同的保偏光子晶體光21和22 —組，23和24 —組，每組 光子晶休光纖的鎖相偏振合束方法和圖一中的相同。圖二裝置和圖一不同的地 方在于裝置中附加了一個反射鏡25和一個分光鏡26來構(gòu)成復(fù)合腔。兩組保偏 光子晶體光纖分別進行鎖相偏振合束后的線偏振光從激光器末端腔鏡部分反 射，使偏振方向相同的激光實現(xiàn)互注入。利用自組織原理，鎖相偏振合束后的 兩線偏振光為相干光，相干組束后的單偏振激光從末端腔鏡輸出。
權(quán)利要求
1. 一種保偏光子晶體光纖組束激光器，其特征在于包括N根微結(jié)構(gòu)相同的保偏光子晶體光纖(5)和(6)，該N為大于或等于2的正整偶數(shù)；光纖(5)和(6)的一端分別連接泵浦激光器(1)和(2)以及二色鏡(3)和(4)；N根光纖兩兩一組，每組中第二根光纖(6)后放置一個λ/2波片(10)；通過一個全反射鏡(9)可以將光纖(5)輸出的激光以一定角度反射到一個塞那蒙特棱鏡(11)上。在塞那蒙特棱鏡(11)后再依次放置一個λ/4波片(12)、一個λ/2波片(13)，一個偏振片(14)、以及一個末端反射鏡(15)。該末端反射鏡(15)與二色鏡(3)構(gòu)成組束激光器的諧振腔。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的保偏光子晶體光纖組束激光器，其特征在于所述的 保偏光子晶體光纖(5)和(6)的一端為自由端，用于泵浦光源(1)和(2) 泵浦，另一端端面切割5-8度，為光束輸出端。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的保偏光子晶體光纖組束激光器，其特征在于所述的 二色鏡(3)和(4)對激光波長全反射，對泵浦光波長全透射。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的保偏光子晶體光纖組束激光器，其特征在于所述 的每組保偏光子晶體光纖中光纖(5)和(6)的長度可以不同。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的保偏光子晶體光纖組束激光器，其特征在于所述 的iV根保偏光子晶體光纖(5)和(6)輸出激光的強度大小可以不同。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的保偏光子晶體光纖組束激光器，其特征在于所述 的X/2波片(13)的光軸方向需要根據(jù)每組保偏光子晶體光纖輸出激光的強度進 行調(diào)整。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的保偏光子晶體光纖組束激光器，其特征在于所述 的偏振片(14)的偏振方向和第一根光纖(5)的偏振方向相同。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的保偏光子晶體光纖組束激光器，其特征在于所述 的末端反射鏡(15)是對泵浦波長全透射，對激光波長部分反射的二色鏡。
全文摘要
一種保偏光子晶體光纖組束激光器，包括多根保偏光子晶體光纖，光纖的一端連接泵浦激光器，另一端作為輸出端。光纖兩兩一組，其中一根光纖后的λ/2波片可以使兩光纖輸出光偏振方向相互垂直。這兩束線偏振光通過一個塞那蒙特棱鏡合束，再通過一個λ/4波片，λ/2波片可以得到線偏振光。后面再放置一個偏振片和反射腔鏡。如果到達塞那蒙特棱鏡的兩線偏振光之間的位相差不固定，則合成的線偏振光不能通過偏振片，激光器高損，利用激光的自組織原理便可以對兩光纖激光進行鎖相。每個光纖對產(chǎn)生的激光經(jīng)反射鏡、分光鏡和末端腔鏡反射相互注入，最終實現(xiàn)多根光纖激光相干組束輸出。本發(fā)明穩(wěn)定性高，可實現(xiàn)高功率、高光束質(zhì)量、單偏振性的單束合成激光輸出。
文檔編號H01S3/06GK101588013SQ20091005973
公開日2009年11月25日 申請日期2009年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月24日
發(fā)明者代志勇, 永 劉, 劉永智, 張利勛, 彭增壽, 李劍峰, 歐中華 申請人:電子科技大學(xué)