專利名稱:光纖激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及激光技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及ー種光纖激光器。
背景技術(shù):
光纖激光器由于具有高功率、高效率和高亮度等優(yōu)點(diǎn),因此在エ業(yè)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,而高功率光纖激光器逐漸成為ー個發(fā)展方向。傳統(tǒng)的光纖激光器,特別是采用975nm輸出的激光二極管作為泵浦源吋,由于激光二極管發(fā)射中心波長隨溫度變化而變得敏感,且增益光纖吸收峰值波長較窄,因此,若要 使泵浦波長與增益光纖吸收峰值匹配,則需要對溫度進(jìn)行嚴(yán)格的控制,系統(tǒng)比較復(fù)雜。如果不進(jìn)行溫控,則無法高效利用泵浦激光。通常為了使泵浦激光功率能夠被充分利用,采用摻雜濃度較高或者長度較長的增益光纖作為増益介質(zhì)。然而,較高摻雜濃度的增益光纖對光纖的制造來說難度較大,エ藝復(fù)雜,難于實(shí)現(xiàn)。此外,増益光纖長度較長時,容易引發(fā)非線性等效應(yīng)導(dǎo)致光纖毀傷,無法獲得高功率輸出。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的g在至少解決上述的技術(shù)缺陷之一。為此,本發(fā)明的目的在于提出ー種光纖激光器,該光纖激光器提高了光纖激光的效率,并可以有效地抑制非線性效應(yīng),防止光纖毀傷,具有很高的可靠性和穩(wěn)定性。為達(dá)到上述目的,本發(fā)明的實(shí)施例提出了ー種光纖激光器,包括泵浦源,用于輸出泵浦光;增益光纖;泵浦耦合器,用于接收所述泵浦光,并將所述泵浦光耦合進(jìn)入所述增益光纖,由所述增益光纖對所述泵浦光進(jìn)行一次吸收并得到光纖激光和殘余泵浦光;以及反射組件,所述反射組件包括反射膜,用于對所述殘余泵浦光進(jìn)行高反射,其中,所述增益光纖將所述反射組件反射回的所述殘余泵浦光進(jìn)行二次吸收。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光纖激光器,可以對殘余的泵浦光有效地進(jìn)行再利用,使光纖激光的效率得到顯著提升。因激光器中所用光纖長度較短,可以有效地抑制非線性效應(yīng),防止光纖毀傷。此外,無需對泵浦源波長進(jìn)行精確控制,結(jié)構(gòu)簡單,并具有很高的可靠性和穩(wěn)定性,輸出功率有顯著提高。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中,所述反射膜鍍膜于所述光纖的端面。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中,所述反射組件還包括耦合部件,用于對殘余泵浦光和所述光纖激光進(jìn)行準(zhǔn)直;反射部件,所述反射膜鍍膜于所述反射部件上,用于對準(zhǔn)直后的所述殘余泵浦光和光纖激光進(jìn)行反射。其中,所述耦合部件為單透鏡、透鏡組或者自聚焦透鏡。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中,所述泵浦源為半導(dǎo)體激光器、光纖激光器或固體激光器。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中,所述泵浦耦合器為側(cè)面泵浦耦合器或端面泵浦耦合器。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中,所述增益光纖為雙包層或多包層光纖。并且,所述增益光纖的摻雜粒子包括以下ー種或多種鐿、餌、銩。所述增益光纖的內(nèi)包層形狀為八邊型、“D”型或六邊型。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中,所述的光纖激光器還包括切割成預(yù)設(shè)角度的光纖尾端。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中,所述光纖尾端和所述反射組件構(gòu)成一對諧振腔以將所述光纖激光諧振輸出。其中,所述光纖尾端的預(yù)設(shè)角度為直角。在本發(fā)明的另ー個實(shí)施例中,所述的光纖激光器還包括低反光纖光柵,所述低反光纖光柵和所述反射組件構(gòu)成一對諧振腔以將所述光纖激光諧振輸出。 其中,所述光纖尾端的預(yù)設(shè)角度為8°斜角,為了防止出現(xiàn)子腔。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中,所述的光纖激光器還包括調(diào)Q元件,在所述調(diào)Q元件的作用下,輸出脈沖光纖激光。在應(yīng)用于調(diào)Q脈沖激光輸出時,可以有效地壓縮脈沖寬度。在本發(fā)明的再一個實(shí)施例中,所述的光纖激光器還包括高反光纖光柵,所述低反光纖光柵和所述高反光纖光柵構(gòu)成ー對諧振腔以將所述光纖激光諧振輸出。此時反射部件的所述反射膜僅對泵浦光進(jìn)行高反射。本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出,部分將從下面的描述中變得明顯,或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解,其中圖I為根據(jù)本發(fā)明ー個實(shí)施例的光纖激光器的結(jié)構(gòu)示意圖;圖2為根據(jù)本發(fā)明ー個實(shí)施例的光纖激光器的進(jìn)ー步的結(jié)構(gòu)示意圖;圖3為根據(jù)本發(fā)明另一個實(shí)施例的光纖激光器的結(jié)構(gòu)示意圖;圖4為根據(jù)本發(fā)明再一個實(shí)施例的光纖激光器的結(jié)構(gòu)示意圖;圖5為根據(jù)本發(fā)明又一個實(shí)施例的光纖激光器的結(jié)構(gòu)示意圖;和圖6為根據(jù)本發(fā)明還一個實(shí)施例的光纖激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例,所述實(shí)施例的示例在附圖中示出,其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的,僅用于解釋本發(fā)明,而不能解釋為對本發(fā)明的限制。下文的公開提供了許多不同的實(shí)施例或例子用來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的不同結(jié)構(gòu)。為了簡化本發(fā)明的公開,下文中對特定例子的部件和設(shè)置進(jìn)行描述。當(dāng)然,它們僅僅為示例,并且目的不在于限制本發(fā)明。此外,本發(fā)明可以在不同例子中重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。這種重復(fù)是為了簡化和清楚的目的,其本身不指示所討論各種實(shí)施例和/或設(shè)置之間的關(guān)系。此夕卜,本發(fā)明提供了的各種特定的エ藝和材料的例子,但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以意識到其他エ藝的可應(yīng)用于性和/或其他材料的使用。另外,以下描述的第一特征在第二特征之“上”的結(jié)構(gòu)可以包括第一和第二特征形成為直接接觸的實(shí)施例,也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之間的實(shí)施例,這樣第一和第二特征可能不是直接接觸。在本發(fā)明的描述中,需要說明的是,除非另有規(guī)定和限定,術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解,例如,可以是機(jī)械連接或電連接,也可以是兩個元件內(nèi)部的連通,可以是直接相連,也可以通過中間媒介間接相連,對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言,可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語的具體含義。參照下面的描述和附圖,將清楚本發(fā)明的實(shí)施例的這些和其他方面。在這些描述和附圖中,具體公開了本發(fā)明的實(shí)施例中的ー些特定實(shí)施方式,來表示實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例的原理的ー些方式,但是應(yīng)當(dāng)理解,本發(fā)明的實(shí)施例的范圍不受此限制。相反,本發(fā)明的實(shí)施例包括落入所附加權(quán)利要求書的精神和內(nèi)涵范圍內(nèi)的所有變化、修改和等同物。下面參照圖I至圖6描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提出的光纖激光器。 如圖I所示,該光纖激光器包括泵浦源5、増益光纖3、泵浦耦合器4和反射組件Ii。其中泵浦源5用于輸出泵浦光。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中,泵浦源5可以為半導(dǎo)體激光器、光纖激光器或固體激光器。可以理解的是,不管泵浦源采用何種激光器,都具有其自身的優(yōu)勢。例如,半導(dǎo)體激光器的優(yōu)點(diǎn)是體積小、重量輕、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠、耗電少、效率高等。泵浦耦合器4用于接收泵浦源5發(fā)出的泵浦光,并將泵浦光耦合進(jìn)入増益光纖3,由増益光纖3對泵浦光進(jìn)行一次吸收并得到光纖激光和殘余泵浦光。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中,泵浦耦合器4為側(cè)面泵浦耦合器或端面泵浦耦合器。反射組件I'包括反射膜,用于對殘余泵浦光進(jìn)行高反射,其中,増益光纖3將反射組件P反射回的殘余泵浦光進(jìn)行二次吸收。 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光纖激光器,可以對殘余的泵浦光有效地進(jìn)行再利用,顯著提升了光纖激光的效率。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中,如圖2所示,反射組件I'還包括耦合部件2和反射部件I。其中,耦合部件2用于對殘余泵浦光和光纖激光進(jìn)行準(zhǔn)直。反射膜鍍膜于反射部件I上,用于對準(zhǔn)直后的殘余泵浦光和光纖激光進(jìn)行高反射。換言之,反射部件I鍍有對光纖激光和泵浦光波長高反射膜系。其中,反射部件I可以為反射腔鏡。耦合部件可以為單透鏡、透鏡組或者自聚焦透鏡。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中,増益光纖3可以為雙包層或多包層光纖。其中,増益光纖的摻雜粒子包括以下ー種或多種Yb (鐿)、Er (餌)、Tm (銩)。并且,増益光纖的內(nèi)包層形狀可以為八邊型、“D”型或六邊型。通過采用摻雜稀土元素粒子的増益光纖作為増益介質(zhì),可以使泵浦激光功率能夠被更充分地利用。在本發(fā)明的一個實(shí)施例,如圖I所示,該光纖激光器還包括切割成預(yù)設(shè)角度的光纖尾端6。在本發(fā)明的一個示例中,如圖2所示,光纖尾端6的預(yù)設(shè)角度為直角。并且,反射部件I和直角光纖尾端6形成的4%菲涅爾反射構(gòu)成ー對諧振腔,實(shí)現(xiàn)光纖激光諧振輸出。
在本發(fā)明的另ー個實(shí)施例中,如圖3所示,利用鍍膜的光纖端面10代替反射組件r,其中反射膜鍍膜于光纖端面10上。除此之外,該光纖激光器還包括増益光纖3、低反光纖光柵7、泵浦耦合器4、泵浦源5和光纖尾端6。也就是說,鍍膜的光纖端面10對泵浦光和信號光均進(jìn)行高反射。具體地,利用泵浦耦合器4例如(1+1) X I側(cè)面泵浦耦合器,將泵浦源5所輸出的泵浦光耦合進(jìn)入増益光纖3,在經(jīng)過增益光纖3—次吸收后,由鍍膜的光纖端面10反射回增益光纖3形成二次吸收,達(dá)到泵浦激光的有效利用。其中,鍍膜的光纖端面10和低反光纖光柵7構(gòu)成ー對諧振腔,實(shí)現(xiàn)光纖激光諧振輸出。為防止出現(xiàn)子腔,光纖尾端的預(yù)設(shè)角度為8°斜角。在本發(fā)明的再一個實(shí)施例中,如圖4所示,泵浦耦合器4采用(2+1)Χ I側(cè)面泵浦率禹合器。此外,該光纖激光器還包括增益光纖3、低反光纖光柵(Output Couple, 0C)7、反射組件I,、光纖尾端6和泵浦源5。其中,反射組件I'中的反射部件I鍍有對泵浦光和光纖激光均具有高反射率的反射膜。具體地,利用(2+1) X I側(cè)面泵浦耦合器4將泵浦源5所輸出的泵浦光耦合進(jìn)入増益光纖3,經(jīng)過增益光纖3 —次吸收后,由反射組件Γ中的反射部件I反射回増益光纖3形成二次吸收,達(dá)到泵浦激光的有效利用。其中,反射組件I'中的反射部件I和低反光纖光柵7構(gòu)成ー對諧振腔,實(shí)現(xiàn)光纖激光諧振輸出。為防止出現(xiàn)子腔,光纖尾端6的預(yù)設(shè)角度可以切割成8°斜角。在本發(fā)明的又一個實(shí)施例中,如圖5所示,在耦合部件2和反射部件I之間還包括調(diào)Q元件9,并在調(diào)Q元件9的作用下實(shí)現(xiàn)輸出脈沖光纖激光,其中調(diào)Q元件9可以為聲光、電光等介質(zhì)??梢岳斫獾氖牵尤胝{(diào)Q元件9僅僅為本發(fā)明的ー個示例,為實(shí)現(xiàn)連續(xù)的光纖激光輸出,本發(fā)明的其他示例可以不加入調(diào)Q元件9。具體地,如圖5所示的光纖激光器還包括増益光纖3、低反光纖光柵7、反射部件I、耦合部件2、泵浦耦合器4、光纖尾端6和泵浦源5。其中,反射部件I鍍有對泵浦光和光纖激光均具有高反射率的反射膜。利用泵浦耦合器4例如(1+1) X I端面泵浦耦合器,將泵浦源5所輸出的泵浦光耦合進(jìn)入増益光纖3,經(jīng)過增益光纖3 —次吸收后,由反射部件I反射回増益光纖3形成二次吸收,達(dá)到泵浦激光的有效利用。反射部件I和低反光纖光柵7構(gòu)成ー對諧振腔,在調(diào)Q元件9作用下實(shí)現(xiàn)脈沖光纖激光輸出。為防止出現(xiàn)子腔,光纖尾端6的預(yù)設(shè)角度可以切割成8°斜角。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光纖激光器,在應(yīng)用于調(diào)Q脈沖激光輸出時,可以有效地壓縮脈沖寬度。在本發(fā)明的還ー個實(shí)施例中,如圖6所示,該光纖激光器除了包括增益光纖3、低反光纖光柵7、反射部件I、耦合部件2、泵浦耦合器4、光纖尾端6和泵浦源5,還包括高反光纖光柵(High Reflectance,HR)8。其中,反射部件I鍍有僅僅對泵浦光具有高反射率的反射膜。利用泵浦耦合器4例如(1+1)X I側(cè)面泵浦耦合器將泵浦源5所輸出的泵浦光耦合進(jìn)入增益光纖3,經(jīng)過增益光纖3 —次吸收后,由反射部件I反射回増益光纖3形成二次吸收,達(dá)到泵浦激光的有效利用。高反光纖光柵8和低反光纖光柵7構(gòu)成ー對諧振腔,實(shí)現(xiàn)光纖激光諧振輸出。為防止出現(xiàn)子腔,光纖尾端6的預(yù)設(shè)角度可以切割成8°斜角。由上可知,對于采用光纖光柵作為光纖激光高反的諧振腔鏡情況,反射部件I僅、鍍有對泵浦光波長高反射膜系。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光纖激光器,可以對殘余的泵浦光有效地進(jìn)行再利用,使光纖激光的效率得到顯著提升。因激光器中所用光纖長度較短,可以有效地抑制非線性效應(yīng),防止光纖毀傷。此外,無需對泵浦源波長進(jìn)行精確控制,結(jié)構(gòu)簡單,并具有很高的可靠性和穩(wěn)定性,輸出功率有顯著提高。在本說明書的描述中,參考術(shù)語“ー個實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“ー些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少ー個實(shí)施例或示例中。在本說明書中,對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且,描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個或多個實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例,對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言,可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換 和變型,本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。
權(quán)利要求
1.ー種光纖激光器,其特征在于,包括 泵浦源,用于輸出泵浦光; 增益光纖; 泵浦耦合器,用于接收所述泵浦光,并將所述泵浦光耦合進(jìn)入所述增益光纖,由所述增益光纖對所述泵浦光進(jìn)行一次吸收并得到光纖激光和殘余泵浦光;以及 反射組件,所述反射組件包括反射膜,用于對所述殘余泵浦光進(jìn)行高反射,其中,所述増益光纖將所述反射組件反射回的所述殘余泵浦光進(jìn)行二次吸收。
2.如權(quán)利要求I所述的光纖激光器,其特征在于,所述反射膜鍍膜于所述光纖的端面。
3.如權(quán)利要求I所述的光纖激光器,其特征在于,所述反射組件還包括 耦合部件,用于對殘余泵浦光和所述光纖激光進(jìn)行準(zhǔn)直; 反射部件,所述反射膜鍍膜于所述反射部件上,用于對準(zhǔn)直后的所述殘余泵浦光和光纖激光進(jìn)行反射。
4.如權(quán)利要求3所述的光纖激光器,其特征在于,所述耦合部件為單透鏡、透鏡組或者自聚焦透鏡。
5.如權(quán)利要求I所述的光纖激光器,其特征在于,所述泵浦源為半導(dǎo)體激光器、光纖激光器或固體激光器。
6.如權(quán)利要求I所述的光纖激光器,其特征在于,所述泵浦耦合器為側(cè)面泵浦耦合器或端面泵浦耦合器。
7.如權(quán)利要求I所述的光纖激光器,其特征在于,所述增益光纖為雙包層或多包層光纖。
8.如權(quán)利要求7所述的光纖激光器,其特征在于,所述增益光纖的摻雜粒子包括以下一種或多種鏡、輯、錢。
9.如權(quán)利要求7所述的光纖激光器,其特征在于,所述增益光纖的內(nèi)包層形狀為八邊型、“D”型或六邊型。
10.如權(quán)利要求I所述的光纖激光器,其特征在于,還包括切割成預(yù)設(shè)角度的光纖尾端。
11.如權(quán)利要求1-10中任一項所述的光纖激光器,其特征在于,所述光纖尾端和所述反射組件構(gòu)成一對諧振腔以將所述光纖激光諧振輸出。
12.如權(quán)利要求1-10中任一項所述的光纖激光器,其特征在于,還包括低反光纖光柵,所述低反光纖光柵和所述反射組件構(gòu)成一對諧振腔以將所述光纖激光諧振輸出。
13.如權(quán)利要求12所述的光纖激光器,其特征在干,還包括調(diào)Q元件,在所述調(diào)Q元件的作用下,輸出脈沖光纖激光。
14.如權(quán)利要求12所述的光纖激光器,其特征在于,還包括高反光纖光柵,所述低反光纖光柵和所述高反光纖光柵構(gòu)成ー對諧振腔以將所述光纖激光諧振輸出。
全文摘要
本發(fā)明提出一種光纖激光器,包括泵浦源,用于輸出泵浦光;增益光纖;泵浦耦合器,用于接收所述泵浦光,并將所述泵浦光耦合進(jìn)入所述增益光纖,由所述增益光纖對所述泵浦光進(jìn)行一次吸收并得到光纖激光和殘余泵浦光;以及反射組件,所述反射組件包括反射膜,用于對所述殘余泵浦光進(jìn)行高反射,其中,所述增益光纖將所述反射組件反射回的所述殘余泵浦光進(jìn)行二次吸收。該光纖激光器,可以對殘余的泵浦光有效地進(jìn)行再利用,使光纖激光的效率得到顯著提升。因激光器中所用光纖長度較短,可以有效地抑制非線性效應(yīng),防止光纖毀傷。此外,無需對泵浦源波長進(jìn)行精確控制,結(jié)構(gòu)簡單,并具有很高的可靠性和穩(wěn)定性,輸出功率有顯著提高。
文檔編號H01S3/08GK102684049SQ201210145038
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月10日
發(fā)明者鞏馬理, 張海濤, 肖起榕, 閆平, 陳霄 申請人:清華大學(xué)