專利名稱：高功率脈沖型單頻全光纖激光器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種光纖激光器，尤其是一種高功率脈沖型單頻全光纖激光器系統(tǒng)，屬于光纖及激光技術(shù)領域。
背景技術(shù)：
光纖激光器是以摻雜稀土元素的光纖為增益介質(zhì)的激光器，通過摻雜不同的稀土元素，如餌(Er)，鐿(Yb)，銩(Tm)，欽(Ho)，釹(Nd)等，光纖激光器的工作波段覆蓋了從紫外到中紅外。與其他激光器相比，光纖激光器具有激光工作閾值低，能量轉(zhuǎn)化率高、輸出光束質(zhì)量好、結(jié)構(gòu)緊湊穩(wěn)定、無需光路調(diào)整、散熱性能好、壽命長和無需維護等鮮明特點，因此得到快速發(fā)展以及廣泛地應用。
單頻脈沖型光纖激光器，具備光纖激光器普遍的優(yōu)點，同時能夠提供窄線寬，高峰值功率，這些特點使其被廣泛應用于傳感，雷達，光譜學，非線性光學等領域。研制性能優(yōu)越，工作穩(wěn)定的高功率脈沖型單頻光纖激光器具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種整個系統(tǒng)只需風冷、體積小、光斑優(yōu)、工作穩(wěn)定可靠，而且維護簡單的高功率脈沖型單頻全光纖激光器。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案加以實現(xiàn)的。一種高功率脈沖型單頻全光纖激光器，其特征在于它包括單頻主振蕩器(I)和功率放大器(2)兩部分組成，
所述的單頻主振蕩器是一種使用壓電元件(piezoelectric element)作為調(diào)Q元件的調(diào)Q單頻光纖激光器 (見圖2)，它包括半導體泵浦激光器3、光纖合束器4、高反射率光纖布拉格光柵5、增益光纖6、壓電兀件7、壓電兀件調(diào)制信號驅(qū)動電路8、低反射率光纖布拉格光柵9，半導體泵浦激光器3的輸出尾纖連接于光纖合束器4的泵浦輸入端口，光纖合束器4的輸出光纖端口連接高反射率光纖布拉格光柵5,高反射率光纖布拉格光柵5的另一端與增益光纖7焊接在一起，增益光纖的另一端與寫制于保偏光纖上的低反射率光纖布拉格光柵9相焊接，壓電元件調(diào)制信號驅(qū)動電路8用來驅(qū)動壓電元件7周期性按壓腔內(nèi)光纖以調(diào)制光的偏振方向，低反射率光纖布拉格光柵9另一端與功率放大器信號輸入端相連，
所述的單頻主振蕩器或是一種對連續(xù)型單頻光纖激光器進行調(diào)制得到的單頻激光脈沖(見圖3),它包括半導體泵浦激光器3、光纖合束器4、高反射率光纖布拉格光柵5、增益光纖6、低反射率光纖布拉格光柵9、光纖稱合聲光調(diào)制器或電光調(diào)制器14,半導體泵浦激光器3的輸出尾纖連接于光纖合束器4的泵浦輸入端口，光纖合束器4的輸出光纖端口連接高反射率光纖布拉格光柵5，高反射率光纖布拉格光柵5的另一端與增益光纖6焊接在一起，增益光纖6的另一端與低反射率光纖布拉格光柵9相焊接,低反射率光纖布拉格光柵9另一端與光纖耦合聲光調(diào)制器或電光調(diào)制器14連接，光纖耦合聲光調(diào)制器或電光調(diào)制器14的另一端與功率放大器信號輸入端相連，所述的主振蕩器或是一種帶尾纖的增益開關(gain switch)單頻半導體激光器(見圖4)，它包括電脈沖驅(qū)動器15和單頻半導體激光器16，電脈沖驅(qū)動器15輸出電流脈沖驅(qū)動單頻半導體激光器16輸出單頻激光脈沖與功率放大器信號輸入端相連，
所述的功率放大器是由光纖放大級組成的光纖放大器，光纖放大級包括光纖合束器4、泵浦激光器10、大芯徑增益光纖11、光纖隔離器12、輸出光纖13,泵浦激光器10的輸出端與光纖合束器4的信號端相連接，光纖合束器4的輸出端經(jīng)大芯徑增益光纖11與輸出光纖13相連接。本發(fā)明所述的功率放大器至少由兩個光纖放大級組成，光纖放大級之間焊接一個光纖隔離器12，首個光纖放大級的輸入端與主振蕩器輸出端相連接，最后一級光纖放大級的輸出端與輸出光纖13相連接。本發(fā)明所述的半導體泵浦激光器3采用帶尾纖的泵浦半導體激光器。本發(fā)明可以通過采用不同的稀土摻雜增益光纖，此高功率脈沖型單頻全光纖激光器可以工作在lum，1. 5um,以及2um等不同波段，所述的增益光纖(包括大芯徑增益光纖)可以是摻鐿光纖、摻餌光纖、餌鐿共摻光纖，也可以是摻銩光纖或者摻欽光纖。本發(fā)明所述所述的功率放大器2使用的泵浦激光10可以是帶尾纖的半導體激光器，也可以是光纖激光器，采用帶泵方式對大芯徑增益光纖進行抽運。本發(fā)明所述的功率放大器2在對大芯徑增益光纖的抽運，可以采用正向泵浦方式(見圖5)，還可以采用反向泵浦方式(見圖6)，或者正向反向泵浦方式并用(見圖7)。本發(fā)明所述的輸出光纖13，輸出端熔有石英玻璃端帽，石英玻璃端帽呈至少8度的傾斜角并在端面鍍有信號光防反射膜，以抑制自激振蕩。

本發(fā)明的優(yōu)點在于，實現(xiàn)了高功率全光纖化的單頻脈沖激光系統(tǒng)，整個系統(tǒng)只需風冷，體積小、光斑優(yōu)，穩(wěn)定可靠，而且維護簡單。


圖
圖
圖
圖
圖
圖
圖1是本發(fā)明的一種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
2是本發(fā)明中主振蕩器的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
3是本發(fā)明中主振蕩器的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。
4是本發(fā)明中主振蕩器的再一種結(jié)構(gòu)示意圖。
5是本發(fā)明中光纖放大器的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
6是本發(fā)明中光纖放大器的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。7是本發(fā)明中光纖放大器的再一種結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的描述。如圖1所示，一種高功率脈沖型單頻全光纖激光器，其特征在于它包括單頻主振蕩器(I)和功率放大器(2)兩部分組成，
所述的單頻主振蕩器是一種使用壓電元件(piezoelectric element)作為調(diào)Q元件的調(diào)Q單頻光纖激光器(見圖2)，它包括帶尾纖的泵浦半導體激光器(3)，它的輸出尾纖連接于光纖合束器的泵浦輸入端口(4),光纖合束器的輸出光纖端口連接高反光纖布拉格光柵(5)，光柵(5)的另一端與增益光纖(6)焊接在一起，增益光纖的另一端與寫制于保偏光纖上的低反光纖布拉格光柵(9)相焊接，調(diào)制信號驅(qū)動電路(8)用來驅(qū)動壓電元件(7)周期性按壓腔內(nèi)光纖以調(diào)制光的偏振方向，低反光纖布拉格光柵(9)另一端與功率放大器信號輸入端相連。所述的單頻主振蕩器是一種對連續(xù)型單頻光纖激光器進行調(diào)制得到的單頻激光脈沖(見圖3)，它包括帶尾纖的泵浦半導體激光器(3)，它的輸出尾纖連接于光纖合束器的泵浦輸入端口(4),光纖合束器的輸出光纖端口連接高反光纖布拉格光柵(5),光柵
(5)的另一端與增益光纖(6)焊接在一起，增益光纖的另一端與低反光纖布拉格光柵(9)相焊接，低反光纖布拉格光柵(9)另一端與光纖耦合聲光調(diào)制器或電光調(diào)制器(14)連接，調(diào)制器另一端與功率放大器信號輸入端相連。所述的主振蕩器是一種帶尾纖的增益開關(gain switch)單頻半導體激光器(見圖4)，它包括電脈沖驅(qū)動器(15)，帶尾纖的單頻半導體激光器(16)。電脈沖驅(qū)動器輸出電流脈沖驅(qū)動半導體激光器輸出單頻激光脈沖。
所述的功率放大器是由一個或幾個光纖放大級組成的光纖放大器。其中每個光纖放大級包括一個光纖合束器(4)，光纖合束器的信號端接種子源(I)或前一級光纖放大級的輸出端，光纖合束器的泵浦端接泵浦激光(10),光纖合束器的輸出端與大芯徑增益光纖(11)相連。每一個光纖放大級之間焊接一個光纖隔離器(12)。最后一級光纖放大級輸出端接輸出光纖(13)。所述的增益光纖(包括大芯徑增益光纖)可以是摻鐿光纖，摻餌光纖，餌鐿共摻光纖，摻銩光纖或者摻欽光纖，通過采用不同的稀土摻雜增益光纖，此高功率脈沖型單頻全光纖激光器可以工作在lum,1. 5um,以及2um等不同波段。所述的高功率脈沖型單頻全光纖激光器，其特點在于，所述的功率放大器(2)使用的泵浦激光(10)可以是帶 尾纖的半導體激光器，還可以是光纖激光器，采用帶泵方式對大芯徑增益光纖進行抽運。所述的高功率脈沖型單頻全光纖激光器，其特點在于，所述的功率放大器(2)中，對大芯徑增益光纖的抽運可以采用正向泵浦方式(見圖5)，還可以采用反向泵浦方式(見圖6)或者正向反向泵浦方式并用(見圖7)。所述的高功率脈沖型單頻全光纖激光器，其特點在于，所述的輸出光纖(13)，輸出端熔有石英玻璃端帽，呈8度以上傾斜角并在端面鍍有信號光防反射膜，以抑制自激振蕩。
權(quán)利要求
1.一種高功率脈沖型單頻全光纖激光器，其特征在于它包括單頻主振蕩器(I)和功率放大器(2)兩部分組成，所述的單頻主振蕩器是一種使用壓電元件作為調(diào)Q元件的調(diào)Q單頻光纖激光器，它包括半導體泵浦激光器3、光纖合束器4、高反射率光纖布拉格光柵5、增益光纖6、壓電兀件7、 壓電兀件調(diào)制信號驅(qū)動電路8、低反射率光纖布拉格光柵9,半導體泵浦激光器3的輸出尾纖連接于光纖合束器4的泵浦輸入端口，光纖合束器4的輸出光纖端口連接高反射率光纖布拉格光柵5，高反射率光纖布拉格光柵5的另一端與增益光纖7焊接在一起，增益光纖的另一端與寫制于保偏光纖上的低反射率光纖布拉格光柵9相焊接，壓電元件調(diào)制信號驅(qū)動電路8用來驅(qū)動壓電兀件7周期性按壓腔內(nèi)光纖以調(diào)制光的偏振方向,低反射率光纖布拉格光柵9另一端與功率放大器信號輸入端相連，所述的單頻主振蕩器或是一種對連續(xù)型單頻光纖激光器進行調(diào)制得到的單頻激光脈沖，它包括半導體泵浦激光器3、光纖合束器4、高反射率光纖布拉格光柵5、增益光纖6、低反射率光纖布拉格光柵9、光纖稱合聲光調(diào)制器或電光調(diào)制器14,半導體泵浦激光器3的輸出尾纖連接于光纖合束器4的泵浦輸入端口，光纖合束器4的輸出光纖端口連接高反射率光纖布拉格光柵5,高反射率光纖布拉格光柵5的另一端與增益光纖6焊接在一起,增益光纖6的另一端與低反射率光纖布拉格光柵9相焊接,低反射率光纖布拉格光柵9另一端與光纖耦合聲光調(diào)制器或電光調(diào)制器14連接，光纖耦合聲光調(diào)制器或電光調(diào)制器14的另一端與功率放大器信號輸入端相連，所述的主振蕩器或是一種帶尾纖的增益開關單頻半導體激光器，它包括電脈沖驅(qū)動器 15和單頻半導體激光器16，電脈沖驅(qū)動器15輸出電流脈沖驅(qū)動單頻半導體激光器16輸出單頻激光脈沖與功率放大器信號輸入端相連，所述的功率放大器是由光纖放大級組成的光纖放大器，光纖放大級包括光纖合束器4、泵浦激光器10、大芯徑增益光纖11、光纖隔離器12、輸出光纖13,泵浦激光器10的輸出端與光纖合束器4的泵浦輸入端相連接,光纖合束器4的輸出端經(jīng)大芯徑增益光纖(11)與輸出光纖13相連接。
2.按權(quán)利要求1所述的一種高功率脈沖型單頻全光纖激光器，其特點在于所述的功率放大器至少由兩個光纖放大級組成，光纖放大級之間焊接一個光纖隔離器12，首個光纖放大級的輸入端與主振蕩器輸出端相連接，最后一級光纖放大級的輸出端與輸出光纖13相連接。
3.按權(quán)利要求1所述的一種高功率脈沖型單頻全光纖激光器，其特點在于半導體泵浦激光器3采用帶尾纖的泵浦半導體激光器。
4.按權(quán)利要求1所述的一種高功率脈沖型單頻全光纖激光器，其特點在于增益光纖是摻鐿光纖。
5.按權(quán)利要求1所述的一種高功率脈沖型單頻全光纖激光器，其特點在于增益光纖是摻館光纖。
6.按權(quán)利要求1所述的一種高功率脈沖型單頻全光纖激光器，其特點在于增益光纖是館鐿共摻光纖。
7.按權(quán)利要求1所述的一種高功率脈沖型單頻全光纖激光器，其特點在于增益光纖是摻銩光纖或者摻欽光纖。
8.按權(quán)利要求1所述的一種高功率脈沖型單頻全光纖激光器，其特點在于功率放大器 2使用的泵浦激光(10)是帶尾纖的半導體激光器或光纖激光器，采用帶泵方式對大芯徑增益光纖進行抽運。
9.按權(quán)利要求1所述的一種高功率脈沖型單頻全光纖激光器，其特點在于輸出光纖 13，輸出端熔有石英玻璃端帽，石英玻璃端帽呈至少8度的傾斜角并在端面鍍有抑制自激振蕩的信號光防反射膜。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高功率脈沖型單頻全光纖激光器，其特征在于它包括單頻主振蕩器和功率放大器兩部分組成，所述的單頻主振蕩器是一種使用壓電元件作為調(diào)Q元件的調(diào)Q單頻光纖激光器；或是一種對連續(xù)型單頻光纖激光器進行調(diào)制得到的單頻激光脈沖；或是一種帶尾纖的增益開關(gainswitch)單頻半導體激光器，所述的功率放大器是由光纖放大級組成的光纖放大器，光纖放大級包括光纖合束器、泵浦激光器、大芯徑增益光纖、光纖隔離器、輸出光纖，泵浦激光器的輸出端與光纖合束器的信號端相連接，光纖合束器的輸出端經(jīng)大芯徑增益光纖與輸出光纖相連接，本發(fā)明實現(xiàn)了高功率全光纖化的單頻脈沖激光系統(tǒng)，整個系統(tǒng)只需風冷，體積小、光斑優(yōu)，工作穩(wěn)定可靠，而且維護簡單。
文檔編號H01S3/067GK103050874SQ201310015618
公開日2013年4月17日 申請日期2013年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月16日
發(fā)明者史偉, 房強 申請人:山東海富光子科技股份有限公司