專利名稱：一種脈沖泵浦型駐波諧振腔納秒脈沖激光器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種脈沖泵浦型駐波諧振腔納秒脈沖激光器裝置本實(shí)用新型涉及激光器領(lǐng)域，具體涉及一種脈沖泵浦型駐波諧振腔納秒脈沖激光器裝置。隨著激光切割、激光雕刻、激光打標(biāo)、激光劃片等技術(shù)在服裝、電子、微加工等領(lǐng)域的廣泛使用，對(duì)、高穩(wěn)定性、脈寬和重復(fù)頻率可調(diào)諧的納秒脈沖的需求也更加迫切。目前工業(yè)加工領(lǐng)域常用的產(chǎn)生納秒脈沖的方法主要有兩大類:聲光調(diào)Q技術(shù)和直接調(diào)制快速響應(yīng)的半導(dǎo)體種子源技術(shù)。聲光調(diào)Q技術(shù)實(shí)際上是在體聲光Q開關(guān)的基礎(chǔ)上增加了兩根耦合光纖，受限于尾纖與聲光Q晶體稱合的工藝水平，整個(gè)Q開關(guān)的插入損耗較高。聲光調(diào)Q激光器輸出的激光脈沖寬度大約在100-300ns，而且，聲光開關(guān)對(duì)高能量激光器的開關(guān)能力差，其時(shí)域波形下降沿時(shí)間長(zhǎng)，脈沖不對(duì)稱，受調(diào)Q晶體開關(guān)時(shí)間的限制，無法獲得上升沿陡峭的納秒脈沖。直接調(diào)制快速響應(yīng)的半導(dǎo)體種子源技術(shù)，重復(fù)頻率調(diào)諧范圍大，脈沖波形易控制，但工作在較低重復(fù)頻率時(shí)，受限于占空比，平均功率很小，僅數(shù)百微瓦，一般需要多級(jí)放大才能滿足工業(yè)加工的需求。而且，一般直接從半導(dǎo)體種子源輸出的脈沖，其光譜寬度僅
0.2-0.4nm，如此窄的譜寬在后續(xù)多級(jí)放大過程中極易激發(fā)各種非線性效應(yīng)，如SBS受激布里淵散射，受激拉曼散射效應(yīng)等，造成脈沖頻譜畸變，時(shí)域失真，嚴(yán)重時(shí)甚至燒毀增益光纖。因此，有必要解決如上問題。本實(shí)用新型克服了上述技術(shù)的不足，提供了一種脈沖泵浦型駐波諧振腔納秒脈沖激光器裝置，其光光轉(zhuǎn)換效率高、穩(wěn)定性好，高反射光纖光柵通過增益光纖與低反射光纖光柵連接形成用于激光諧振的駐波諧振腔，泵浦激光器的泵浦光通過合束器耦合進(jìn)入駐波諧振腔進(jìn)行諧振，最終實(shí)現(xiàn)納秒量級(jí)脈沖輸出。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了下列技術(shù)方案:一種脈沖泵浦型駐波諧振腔納秒脈沖激光器裝置，包括有泵浦激光器2，與泵浦激光器2相連接的用于驅(qū)動(dòng)泵浦激光器2輸出所需泵浦光的脈沖調(diào)制電路1，增益光纖4，高反射光纖光柵5、低反射光纖光柵6,所述高反射光纖光柵5 —端通過增益光纖4與低反射光纖光柵6 —端連接形成用于激光諧振的駐波諧振腔，所述低反射光纖光柵6遠(yuǎn)離高反射光纖光柵5的一端作為納秒脈沖輸出端，所述駐波諧振腔上設(shè)有用于將泵浦激光器2的泵浦光稱合注入駐波諧振腔的合束器3,所述合束器3上設(shè)有一合束端、一泵浦光輸入端和一信號(hào)入射端，所述泵浦激光器2輸出端與合束器3泵浦光輸入端連接。作為優(yōu)化實(shí)施方案，所述合束器3設(shè)置在增益光纖4與低反射光纖光柵6之間,合束器3的合束端與增益光纖4連接，合束器3信號(hào)入射端與低反射光纖光柵6連接。作為優(yōu)化實(shí)施方案，所述合束器3設(shè)置在低反射光纖光柵6遠(yuǎn)離高反射光纖光柵5的那一端，合束器3的合束端與低反射光纖光柵6連接,合束器3信號(hào)入射端輸出納秒脈沖。[0011]作為優(yōu)化實(shí)施方案,所述合束器3設(shè)置在高反射光纖光柵5與增益光纖4之間,合束器3的合束端與增益光纖4連接，合束器3信號(hào)入射端與高反射光纖光柵5連接。[0012]作為優(yōu)化實(shí)施方案，所述合束器3設(shè)置在高反射光纖光柵5遠(yuǎn)離低反射光纖光柵6的那一端，合束器3的合束端與高反射光纖光柵5連接。[0013]如上所述的泵浦激光器2為半導(dǎo)體激光器。[0014]如上所述的合束器3為波分復(fù)用器或高功率合束器。[0015]如上所述的增益光纖4為摻稀土元素離子的單?；蛘唠p包層增益光纖。[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:[0017]1、激光振蕩器為全光纖結(jié)構(gòu),各個(gè)器件熔接損耗小，克服聲光調(diào)Q方案插入損耗大的缺點(diǎn)。[0018]2、摻雜增益光纖既起到增益的作用，又起到光開關(guān)的作用，器件少，成本低，穩(wěn)定性高。[0019]3、利用增益光纖的非線性光開關(guān)效應(yīng)，在微秒量級(jí)泵浦脈沖的作用下，產(chǎn)生納秒量級(jí)的激光脈沖，與直接調(diào)制半導(dǎo)體激光管的方案相比，電路復(fù)雜度大大降低。[0020]4、采用駐波諧振腔結(jié)構(gòu)，激光脈沖在腔內(nèi)不斷吸收泵浦能量，光光轉(zhuǎn)換效率高。[
][0021]圖1是本實(shí)用新型的實(shí)施例1結(jié)構(gòu)原理圖。[0022]圖2是本實(shí)用新型的實(shí)施例2結(jié)構(gòu)原理圖。[0023]圖3是本實(shí)用新型的實(shí)施例3結(jié)構(gòu)原理圖。[0024]圖4是本實(shí)用新型的實(shí)施例4結(jié)構(gòu)原理圖。[具體實(shí)施方式
][0025]
以下結(jié)合附圖通過實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型特征及其它相關(guān)特征作進(jìn)一步詳細(xì)說明，以便于同行業(yè)技術(shù)人員的理解:[0026]實(shí)施例1:[0027]如圖1所示，一種脈沖泵浦型駐波諧振腔納秒脈沖激光器裝置，包括有脈沖調(diào)制電路1，泵浦激光器2,合束器3,增益光纖4,高反射光纖光柵5和低反射光纖光柵6,所述合束器3上設(shè)有一合束端、一泵浦光輸入端和一信號(hào)入射端,所述泵浦激光器2輸出端與合束器3泵浦光輸入端連接，所述高反射光纖光柵5 —端與增益光纖4 一端連接，增益光纖4另一端與合束器3的合束端連接,合束器3信號(hào)入射端與低反射光纖光柵6 —端連接形成用于激光諧振的駐波腔，所述低反射光纖光柵6另一端作為納秒脈沖輸出端。[0028]在本實(shí)施例中，所述泵浦激光器2采用輸出連續(xù)光功率8-10W，中心波長(zhǎng)976nm的半導(dǎo)體激光器。[0029]所述合束器3采用(2+1) X I高功率合束器，信號(hào)入射端光纖類型采用10/125雙包層光纖，合束端光纖類型米用10/125雙包層光纖,泵浦光輸入端光纖類型米用105/125傳能光纖。[0030]所述增益光纖4可采用摻稀土元素離子的單模或者雙包層增益光纖，在本實(shí)施例中采用摻鐿雙包層增益光纖進(jìn)行論述，其不作為對(duì)本案保護(hù)范圍的限定。所述高反射光纖光柵5米用中心波段1060nm,反射率大于99%的全光纖光柵,光纖類型采用10/125單模光纖。所述低反射光纖光柵6米用中心波段1060nm,反射率米用5%的全光纖光柵,光纖類型采用10/125單模光纖。半導(dǎo)體泵浦激光器2在脈沖調(diào)制電路I的驅(qū)動(dòng)下，產(chǎn)生時(shí)域?yàn)榻咚剐?、脈沖寬度和重復(fù)頻率可調(diào)諧的微秒量級(jí)泵浦光脈沖，泵浦光脈沖經(jīng)合束器3的泵浦光輸入端耦合進(jìn)入駐波諧振腔，合束器3的合束端與增益光纖4的一端相連，泵浦光經(jīng)過摻鐿增益光纖4，產(chǎn)生自發(fā)輻射的小脈沖，增益光纖4的另一端與高反射光纖光柵5的一端相連，腔內(nèi)自發(fā)輻射的激光脈沖經(jīng)高反射光纖光柵5反射，再經(jīng)過增益光纖4、合束器3到低反射光纖光柵6，一部分能量被反射，再進(jìn)入駐波腔內(nèi)進(jìn)行放大，另一部分能量透過低反射光纖光柵6輸出，實(shí)現(xiàn)納秒脈沖的輸出。實(shí)施例2:如圖2所示，一種脈沖泵浦型駐波諧振腔納秒脈沖激光器裝置，包括有脈沖調(diào)制電路1，泵浦激光器2,合束器3,增益光纖4,高反射光纖光柵5和低反射光纖光柵6,所述合束器3上設(shè)有一合束端、一泵浦光輸入端和一信號(hào)入射端,所述泵浦激光器2輸出端與合束器3泵浦光輸入端連接，所述高反射光纖光柵5 —端與增益光纖4 一端連接，增益光纖4另一端與低反射光纖光柵6 —端連接形成駐波諧波腔，所述低反射光纖光柵6另一端與合束器3合束端連接，通過合束器3信號(hào)入射端輸出納秒脈沖。在本實(shí)施例中，所述泵浦激光器2為輸出連續(xù)光功率8-10W，中心波長(zhǎng)976nm的半導(dǎo)體激光器。所述合束器3采用(2+1) X I合束器，信號(hào)入射端光纖類型采用10/125雙包層光纖，信號(hào)輸出端光纖類型米用10/125雙包層光纖,泵浦光輸入端光纖類型米用105/125傳能光纖。所述增益光纖4為摻鐿單模增益光纖。所述高反射光纖光柵5米用中心波段1060nm,反射率大于99%的全光纖光柵,光纖類型采用10/125單模光纖。所述低反射光纖光柵6米用中心波段1060nm,反射率為10%的全光纖光柵,光纖類型采用10/125單模光纖。半導(dǎo)體泵浦激光器2在脈沖調(diào)制電路I的驅(qū)動(dòng)下，產(chǎn)生時(shí)域?yàn)榻咚剐?、脈沖寬度和重復(fù)頻率可調(diào)諧的微秒量級(jí)泵浦光脈沖，泵浦光脈沖經(jīng)合束器3的泵浦光輸入端耦合進(jìn)入駐波腔，泵浦光經(jīng)過合束器3、低反射光纖光柵6，在摻鐿增益光纖4產(chǎn)生自發(fā)輻射的小脈沖，增益光纖4的另一端與高反射光纖光柵5的一端相連，腔內(nèi)自發(fā)輻射的激光脈沖經(jīng)高反射光纖光柵5反射，再經(jīng)過增益光纖4到低反射光纖光柵6，一部分能量被反射，再進(jìn)入駐波腔內(nèi)進(jìn)行放大，另一部分能量透過低反射光纖光柵6后，從合束器3信號(hào)入射端輸出，實(shí)現(xiàn)納秒脈沖的輸出。實(shí)施例3:如圖3所示，一種脈沖泵浦型駐波諧振腔納秒脈沖激光器裝置，包括有脈沖調(diào)制電路1，泵浦激光器2,合束器3,增益光纖4,高反射光纖光柵5和低反射光纖光柵6,所述合束器3上設(shè)有一合束端、一泵浦光輸入端和一信號(hào)入射端,所述泵浦激光器2輸出端與合束器3泵浦光輸入端連接,所述高反射光纖光柵5 —端與合束器3信號(hào)入射端連接,合束器3的合束端與增益光纖4 一端連接，增益光纖4另一端與低反射光纖光柵6 —端連接形成駐波諧振腔，所述低反射光纖光柵6另一端作為納秒脈沖輸出端。[0044]在本實(shí)施例中，所述泵浦激光器2為輸出連續(xù)光功率8-10W，中心波長(zhǎng)976nm的半導(dǎo)體激光器。[0045]所述合束器3采用波分復(fù)用器，信號(hào)入射端光纖類型采用10/125雙包層光纖，合束端光纖類型米用10/125雙包層光纖,泵浦光輸入端光纖類型米用105/125傳能光纖。[0046]所述增益光纖4采用摻鐿雙包層增益光纖。[0047]所述高反射光纖光柵5米用中心波段1060nm,反射率大于99%的全光纖光柵,光纖類型采用HI1060單模光纖。[0048]所述低反射光纖光柵6米用中心波段1060nm,反射率為20%的全光纖光柵,光纖類型采用HI1060單模光纖。[0049]半導(dǎo)體泵浦激光器2在脈沖調(diào)制電路I的驅(qū)動(dòng)下，產(chǎn)生時(shí)域?yàn)榻咚剐?、脈沖寬度和重復(fù)頻率可調(diào)諧的微秒量級(jí)泵浦光脈沖，泵浦光脈沖經(jīng)合束器3的泵浦光輸入端耦合進(jìn)入駐波諧振腔，合束器3的合束端與增益光纖4的一端相連，泵浦光經(jīng)過摻鐿增益光纖4，產(chǎn)生自發(fā)輻射的小脈沖，增益光纖4的另一端與低反射光纖光柵6的一端相連，自發(fā)輻射的脈沖一部分能量經(jīng)低反射光纖光柵6，實(shí)現(xiàn)納秒脈沖的輸出，另一部分能量被反射，再進(jìn)入駐波腔內(nèi)進(jìn)行放大，合束器3的信號(hào)入射端與高反射光纖光柵5的一端相連，腔內(nèi)自發(fā)輻射的脈沖在該處被反射，形成駐波諧振腔。[0050]實(shí)施例4:[0051]如圖4所示，一種脈沖泵浦型駐波諧振腔納秒脈沖激光器裝置，包括有脈沖調(diào)制電路1，泵浦激光器2,合束器3,增益光纖4,高反射光纖光柵5和低反射光纖光柵6,所述合束器3上設(shè)有一合束端、一泵浦光輸入端和一信號(hào)入射端,所述泵浦激光器2輸出端與合束器3泵浦光輸入端連接，所述高反射光纖光柵5 —端與增益光纖4 一端連接，增益光纖4另一端與低反射光纖光柵6 —端連接形成駐波諧振腔,所述合束器3設(shè)置在高反射光纖光柵5另一端，合束器3的合束端與高反射光纖光柵5連接,所述低反射光纖光柵6另一端作為納秒脈沖輸出端。[0052]在本實(shí)施例中，所述泵浦激光器2采用輸出連續(xù)光功率8-10W，中心波長(zhǎng)976nm的半導(dǎo)體激光器。[0053]所述合束器3采用(2+1) X I高功率合束器，信號(hào)入射端光纖類型采用10/125雙包層光纖，合束端光纖類型為10/125雙包層光纖，泵浦光輸入端光纖類型采用105/125傳能光纖。[0054]所述增益光纖4采用摻鐿單模或者雙包層增益光纖。[0055]所述高反射光纖光柵5米用中心波段1060nm,反射率大于99%的全光纖光柵,光纖類型采用10/125單模光纖。[0056]所述低反射光纖光柵6米用中心波段1060nm,反射率為20%的全光纖光柵,光纖類型采用10/125單模光纖。[0057]半導(dǎo)體泵浦激光器2在脈沖調(diào)制電路I的驅(qū)動(dòng)下，產(chǎn)生時(shí)域?yàn)榻咚剐汀⒚}沖寬度和重復(fù)頻率可調(diào)諧的微秒量級(jí)泵浦光脈沖，泵浦光脈沖透過高反射光纖光柵5，作用到摻鐿增益光纖4，產(chǎn)生自發(fā)輻射的小脈沖，增益光纖4的另一端與低反射光纖光柵6的一端相連，自發(fā)輻射的脈沖一部分能量經(jīng)低反射光纖光柵6輸出，實(shí)現(xiàn)納秒脈沖的輸出，另一部分能量被反射，經(jīng)過增益光纖4，在高反射光纖光柵5處反射，形成駐波諧振腔。如上所述，本案保護(hù)的是一種脈沖泵浦型駐波諧振腔納秒脈沖激光器裝置，高反射光纖光柵5通過增益光纖4與低反射光纖光柵6連接形成用于激光諧振的駐波諧振腔，泵浦激光器2的泵浦光通過合束器3耦合進(jìn)入駐波諧振腔進(jìn)行諧振，最終實(shí)現(xiàn)納秒量級(jí)脈沖輸出。一切與本案結(jié)構(gòu)相同或是本案具體實(shí)施例的等同變換都應(yīng)示為落入本案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種脈沖泵浦型駐波諧振腔納秒脈沖激光器裝置，其特征在于:包括有泵浦激光器(2)，與泵浦激光器(2)相連接的用于驅(qū)動(dòng)泵浦激光器(2)輸出所需泵浦光的脈沖調(diào)制電路(1)，增益光纖(4),高反射光纖光柵(5)、低反射光纖光柵(6),所述高反射光纖光柵(5) —端通過增益光纖(4)與低反射光纖光柵(6) —端連接形成用于激光諧振的駐波諧振腔，所述低反射光纖光柵(6)遠(yuǎn)離高反射光纖光柵(5)的一端作為納秒脈沖輸出端,所述駐波諧振腔上設(shè)有用于將泵浦激光器(2)的泵浦光耦合注入駐波諧振腔的合束器(3)，所述合束器(3)上設(shè)有一合束端、一泵浦光輸入端和一信號(hào)入射端，所述泵浦激光器(2)輸出端與合束器(3)泵浦光輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脈沖泵浦型駐波諧振腔納秒脈沖激光器裝置，其特征在于所述合束器(3 )設(shè)置在增益光纖(4 )與低反射光纖光柵(6 )之間,合束器(3 )的合束端與增益光纖(4)連接，合束器(3)信號(hào)入射端與低反射光纖光柵(6)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脈沖泵浦型駐波諧振腔納秒脈沖激光器裝置，其特征在于所述合束器(3)設(shè)置在低反射光纖光柵(6)遠(yuǎn)離高反射光纖光柵(5)的那一端,合束器(3)的合束端與低反射光纖光柵(6)連接,合束器(3)信號(hào)入射端輸出納秒脈沖。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脈沖泵浦型駐波諧振腔納秒脈沖激光器裝置，其特征在于所述合束器(3)設(shè)置在高反射光纖光柵(5)與增益光纖(4)之間,合束器(3)的合束端與增益光纖(4 )連接，合束器(3 )信號(hào)入射端與高反射光纖光柵(5 )連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脈沖泵浦型駐波諧振腔納秒脈沖激光器裝置，其特征在于所述合束器(3)設(shè)置在高反射光纖光柵(5)遠(yuǎn)離低反射光纖光柵(6)的那一端,合束器(3)的合束端與高反射光纖光柵(5)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脈沖泵浦型駐波諧振腔納秒脈沖激光器裝置，其特征在于所述泵浦激光器(2)為半導(dǎo)體激光器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脈沖泵浦型駐波諧振腔納秒脈沖激光器裝置，其特征在于所述合束器(3)為波分復(fù)用器或高功率合束器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脈沖泵浦型駐波諧振腔納秒脈沖激光器裝置，其特征在于所述增益光纖(4)為摻稀土元素離子的單模或者雙包層增益光纖。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種脈沖泵浦型駐波諧振腔納秒脈沖激光器裝置，包括脈沖調(diào)制電路，泵浦激光器，合束器，增益光纖，隔離器和輸出耦合器，脈沖泵浦條件下，諧振腔內(nèi)的摻雜光纖不僅能起到增益介質(zhì)的作用，還可以作為快速響應(yīng)的可飽和開關(guān)，產(chǎn)生時(shí)域?qū)挾仍诩{秒量級(jí)的激光脈沖，脈沖的重復(fù)頻率取決于泵浦光的重復(fù)頻率，脈沖寬度取決于腔內(nèi)能量和諧振腔長(zhǎng)度的共同作用。本實(shí)用新型裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，脈沖寬度可調(diào)諧，重復(fù)頻率可調(diào)諧，光光轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點(diǎn)，穩(wěn)定性好，適用于工業(yè)加工的多種應(yīng)用場(chǎng)合。
文檔編號(hào)H01S3/08GK203056358SQ201320079220
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月20日
發(fā)明者梁崇智, 曾和平, 楊康文 申請(qǐng)人:廣東漢唐量子光電科技有限公司