專利名稱：高功率皮秒脈沖型摻鐿全光纖激光器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光纖激光器，尤其是一種高功率皮秒脈沖型摻鐿全光纖激光器系統(tǒng)，屬于光纖及激光技術(shù)領(lǐng)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(guò)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(wú)需光路調(diào)整、散熱性能好、壽命長(zhǎng)和無(wú)需維護(hù)等鮮明特點(diǎn)，因此得到快速發(fā)展以及廣泛地應(yīng)用。單頻脈沖型光纖激光器，具備光纖激光器普遍的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)能夠提供窄線寬，高峰值功率，這些特點(diǎn)使其被廣泛應(yīng)用于傳感，雷達(dá)，光譜學(xué)，非線性光學(xué)等領(lǐng)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(gè)系統(tǒng)只需風(fēng)冷，且體積小、光斑優(yōu)、工作穩(wěn)定可靠、維護(hù)簡(jiǎn)單的高功率全光纖化的皮秒脈沖激光系統(tǒng)。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案加以實(shí)現(xiàn)的?！N高功率皮秒脈沖型摻鐿全光纖激光器系統(tǒng)，其特征在于:它包括主振蕩器
(I)和功率放大器(2)兩部分組成，
所述的主振蕩器是一種使用半導(dǎo)體飽和吸收體(SESAM)作為鎖模元件的鎖模光纖激光器(見(jiàn)圖2)，它包括一個(gè)半導(dǎo)體飽和吸收體(3)，它的輸出尾纖連接于摻鐿光纖(4)，摻鐿光纖(4)另一端連接啁啾光纖光柵(5)，此啁啾光纖光柵(5)—方面作為激光腔的腔鏡，另一方面在Ium附近提供反常色散，光柵(5)另一端與波分復(fù)用器(WDM) (6)合束端口連接，單模半導(dǎo)體激光器(7)與波分復(fù)用器(6)的泵浦端連接，波分復(fù)用器(6)的信號(hào)端與隔離器
(8)輸入端連接，隔離器(8)輸出端與功率放大器(2)輸入端連接，
或所述的主振蕩器是工作在I微米波段的脈沖寬度為皮秒量級(jí)的帶尾纖的增益開(kāi)關(guān)型脈沖半導(dǎo)體激光器(見(jiàn)圖3)，它包括一個(gè)電脈沖驅(qū)動(dòng)器(13)，波長(zhǎng)工作在Ium波段的帶尾纖的半導(dǎo)體激光器(14)，電脈沖驅(qū)動(dòng)器輸出皮秒量級(jí)電流脈沖驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體激光器輸出皮秒激光脈沖，
所述的功率放大器是由一個(gè)或幾個(gè)光纖放大級(jí)組成的光纖放大器，其中每個(gè)光纖放大級(jí)包括:一個(gè)光纖合束器(10)，光纖合束器(10)的信號(hào)端接種子源(I)或前一級(jí)光纖放大級(jí)的輸出端，光纖合束器(10)的泵浦端接泵浦激光(9)，光纖合束器(10)的輸出端與增益光纖(大模場(chǎng)摻鐿光纖)(11)相連，每一個(gè)光纖放大級(jí)之間焊接一個(gè)光纖隔離器(8)，最后一級(jí)光纖放大級(jí)輸出端接一個(gè)石英玻璃端帽(12)，
所述的主振蕩器(I)中，使用的泵浦激光(7)是帶尾纖的半導(dǎo)體激光器，工作波長(zhǎng)是915納米，940納米或者978納米。
所述的功率放大器(2)中，使用的泵浦激光(9)可以是帶尾纖的半導(dǎo)體激光器，工作波長(zhǎng)是915納米，940納米或者978納米，所使用的泵浦激光(9)還可以是摻鐿光纖激光器，采用同帶泵浦方式對(duì)大模場(chǎng)摻鐿光纖進(jìn)行抽運(yùn)。所述的功率放大器(2)中，對(duì)大模場(chǎng)摻鐿光纖的抽運(yùn)可以采用正向泵浦方式(見(jiàn)圖
4)，還可以采用反向泵浦方式(見(jiàn)圖5)或者正向反向泵浦方式并用(見(jiàn)圖6)。所述的功率放大器(2)，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(hào)光防反射膜，以抑制自激振蕩。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于它實(shí)現(xiàn)了高功率全光纖化的皮秒脈沖激光系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)只需風(fēng)冷，而且體積小、光斑優(yōu)、穩(wěn)定可靠、維護(hù)簡(jiǎn)單。


圖1是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)圖示圖。圖2是本發(fā)明中主振蕩器的第一種結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明中主振蕩器的第二種結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明中功率放大器的一種結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明中功率放大器的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本發(fā)明中功率放大器的再一種結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標(biāo)記:主振蕩器(I)、功率放大器(2)、半導(dǎo)體飽和吸收體(SESAM) (3)、摻鐿光纖(4)、啁啾光纖光柵(5)、波分復(fù)用器(WDM) (6)、單模半導(dǎo)體泵浦激光器(7)、隔離器
(8)、泵浦激光器(9)、合束器(10)、大模場(chǎng)摻鐿光纖(11)、石英玻璃端帽(12)、電脈沖驅(qū)動(dòng)器(13)、波長(zhǎng)工作在Ium波段的帶尾纖的半導(dǎo)體激光器(14)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述:
如圖1所不，一種高功率皮秒脈沖型摻鐿全光纖激光器系統(tǒng)，其特征在于:它包括主振蕩器(I)和功率放大器(2 )兩部分組成，
所述的主振蕩器是一種使用半導(dǎo)體飽和吸收體(SESAM)作為鎖模元件的鎖模光纖激光器(見(jiàn)圖2)，它包括一個(gè)半導(dǎo)體飽和吸收體(3)，它的輸出尾纖連接于摻鐿光纖(4)，摻鐿光纖另一端連接啁啾光纖光柵(5)，此啁啾光纖光柵一方面作為激光腔的腔鏡，另一方面在Ium附近提供反常色散，光柵(5)另一端與波分復(fù)用器(WDM) (6)合束端口連接，單模半導(dǎo)體激光器(7)與波分復(fù)用器(6)的泵浦端連接，波分復(fù)用器(6)的信號(hào)端與隔離器(8)輸入端連接，隔離器(8)輸出端與功率放大器(2)輸入端連接；或所述的主振蕩器是工作在I微米波段的脈沖寬度為1-20皮秒的帶尾纖的增益開(kāi)關(guān)型脈沖半導(dǎo)體激光器(見(jiàn)圖3)，它包括一個(gè)電脈沖驅(qū)動(dòng)器(13)，波長(zhǎng)工作在Ium波段的帶尾纖的半導(dǎo)體激光器(14)，電脈沖驅(qū)動(dòng)器輸出電流脈沖驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體激光器輸出激光脈沖。所述的功率放大器是由一個(gè)或幾個(gè)光纖放大級(jí)組成的光纖放大器，其中每個(gè)光纖放大級(jí)包括:一個(gè)光纖合束器(10)，光纖合束器的信號(hào)端接種子源(I)或前一級(jí)光纖放大級(jí)的輸出端，光纖合束器的泵浦端接泵浦激光(9),光纖合束器的輸出端與增益光纖(大模場(chǎng)摻鐿光纖)(11)相連，每一個(gè)光纖放大級(jí)之間焊接一個(gè)光纖隔離器(8)，最后一級(jí)光纖放大級(jí)輸出端接一個(gè)石英玻璃端帽(12)。所述的主振蕩器(I)中，使用的泵浦激光(7)是帶尾纖的半導(dǎo)體激光器，工作波長(zhǎng)是915納米，940納米或者978納米。所述的功率放大器(2)中，使用的泵浦激光(9)可以是帶尾纖的半導(dǎo)體激光器，工作波長(zhǎng)是915納米，940納米或者978納米，所使用的泵浦激光(9)還可以是摻鐿光纖激光器，采用同帶泵浦方式對(duì)大芯徑摻鐿雙包層光纖進(jìn)行抽運(yùn)。所述的功率放大器(2)中，對(duì)大模場(chǎng)摻鐿光纖的抽運(yùn)可以采用正向泵浦方式(見(jiàn)圖
4)，還可以采用反向泵浦方式(見(jiàn)圖5)或者正向反向泵浦方式并用(見(jiàn)圖6)。所述的功率放大器(2)，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(hào)光防反射膜，以抑制自激振蕩。
權(quán)利要求
1.一種高功率皮秒脈沖型摻鐿全光纖激光器系統(tǒng)，其特征在于:它包括主振蕩器(I)和功率放大器(2)兩部分組成， 所述的主振蕩器是一種使用半導(dǎo)體飽和吸收體(SESAM)作為鎖模元件的鎖模光纖激光器(見(jiàn)圖2)，它包括一個(gè)半導(dǎo)體飽和吸收體(3)，它的輸出尾纖連接于摻鐿光纖(4)，摻鐿光纖另一端連接啁啾光纖光柵(5)，此啁啾光纖光柵一方面作為激光腔的腔鏡，另一方面在Ium附近提供反常色散，光柵(5)另一端與波分復(fù)用器(WDM) (6)合束端口連接，單模半導(dǎo)體激光器(7)與波分復(fù)用器(6)的泵浦端連接，波分復(fù)用器(6)的信號(hào)端與隔離器(8)輸入端連接，隔離器(8)輸出端與功率放大器(2)輸入端連接；或所述的主振蕩器是工作在I微米波段的脈沖寬度為皮秒量級(jí)的帶尾纖的增益開(kāi)關(guān)型脈沖半導(dǎo)體激光器(見(jiàn)圖3)，它包括一個(gè)電脈沖驅(qū)動(dòng)器(13)，波長(zhǎng)工作在Ium波段的帶尾纖的半導(dǎo)體激光器(14)，電脈沖驅(qū)動(dòng)器輸出皮秒量級(jí)電流脈沖驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體激光器輸出皮秒激光脈沖， 所述的功率放大器是由一個(gè)或幾個(gè)光纖放大級(jí)組成的光纖放大器，其中每個(gè)光纖放大級(jí)包括:一個(gè)光纖合束器(10)，光纖合束器的信號(hào)端接主振蕩器(I)或前一級(jí)光纖放大級(jí)的輸出端，光纖合束器的泵浦端接泵浦激光(9),光纖合束器的輸出端與增益光纖(11)相連，每一個(gè)光纖放大級(jí)之間焊接一個(gè)光纖隔離器(8)，最后一級(jí)光纖放大級(jí)輸出端接一個(gè)石英玻璃端帽(12)。
2.按權(quán)利要求1所述的高功率皮秒脈沖型摻鐿全光纖激光器系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于，所述的主振蕩器(I)中，使用的泵浦激光(7)是帶尾纖的半導(dǎo)體激光器，工作波長(zhǎng)是915納米，940納米或者978納米。
3.按權(quán)利要求1所述的高功率皮秒脈沖型摻鐿全光纖激光器系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于，所述的功率放大器(2)中，使用的泵浦激光(9)是帶尾纖的半導(dǎo)體激光器，工作波長(zhǎng)是915納米，940納米或者978納米。
4.按權(quán)利要求1所述的高功率皮秒脈沖型摻鐿全光纖激光器系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于，所述的功率放大器(2)中，使用的泵浦激光(9)是摻鐿光纖激光器，采用同帶泵浦方式對(duì)大芯徑摻鐿雙包層光纖進(jìn)行抽運(yùn)。
5.按權(quán)利要求1所述的高功率皮秒脈沖型摻鐿全光纖激光器系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于，所述的功率放大器(2 )中,對(duì)大模場(chǎng)摻鐿光纖的抽運(yùn)米用正向泵浦方式。
6.按權(quán)利要求1所述的高功率皮秒脈沖型摻鐿全光纖激光器系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于，所述的功率放大器(2 )中,對(duì)大模場(chǎng)摻鐿光纖的抽運(yùn)米用反向泵浦方式。
7.按權(quán)利要求1所述的高功率皮秒脈沖型摻鐿全光纖激光器系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于，所述的功率放大器(2)中，對(duì)大模場(chǎng)摻鐿光纖的抽運(yùn)采用正向和反向并用的泵浦方式。
8.按權(quán)利要求1所述的高功率皮秒脈沖型摻鐿全光纖激光器系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于，功率放大器(2)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抑制自激振蕩的信號(hào)光防反射膜。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高功率皮秒脈沖型摻鐿全光纖激光器系統(tǒng)，其特征在于包含主振蕩器1和功率放大器2，主振蕩器可以是脈沖寬度為皮秒量級(jí)的鎖模光纖激光器，可以是工作在1微米波段的脈沖寬度為皮秒量級(jí)的光纖耦合的增益開(kāi)關(guān)型脈沖半導(dǎo)體激光器，以一種鎖模光纖激光器為例，它包括半導(dǎo)體飽和吸收體3，摻鐿光纖4，啁啾光纖光柵5，波分復(fù)用器(WDM)6，單模半導(dǎo)體泵浦激光器7，隔離器8。功率放大器是由一個(gè)或若干個(gè)放大級(jí)組成的光纖放大器，光纖放大級(jí)包括泵浦激光器9，合束器10，大模場(chǎng)摻鐿光纖11，各個(gè)放大級(jí)之間有一個(gè)光纖隔離器8。功率放大器輸出端焊接一個(gè)石英玻璃端帽12。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了全光纖焊接，體積小、光斑優(yōu)，穩(wěn)定可靠，維護(hù)簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)H01S3/067GK103208728SQ20131013810
公開(kāi)日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月22日
發(fā)明者史偉, 房強(qiáng) 申請(qǐng)人:山東海富光子科技股份有限公司