光纖激光器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光纖激光器，包括：泵浦裝置、光纖光柵、增益光纖和泵浦反饋裝置，其中：所述泵浦裝置發(fā)出的泵浦光通過泵浦耦合器注入增益光纖；所述光纖光柵，作為激光器的腔鏡，熔接在所述增益光纖的兩端；所述增益光纖，其長度短于充分吸收注入泵浦光所需的光纖長度，以保證10%～50%的殘余泵浦光；所述泵浦反饋裝置，將增益光纖末端的殘余泵浦光反饋回泵浦注入端，再次注入增益光纖。本發(fā)明通過使用較短的增益光纖長度，保留一定的殘余泵浦光，有效地抑制了激光器內(nèi)增益光纖對于信號(hào)光的重吸收，有效地抑制了非線性效應(yīng)的產(chǎn)生，在相同的輸出功率下，具有比常規(guī)激光器更高的非線性效應(yīng)閾值，適用于多種波長的激光器和放大器中。
【專利說明】光纖激光器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種采用短增益光纖的光纖激光器。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖激光器因其具有優(yōu)異的光束質(zhì)量、非常高的功率和功率密度、易于冷卻、高的穩(wěn)定性和可靠性等多方面的優(yōu)點(diǎn)受到人們的日益關(guān)注，并在多個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。但是，隨著激光器中增益光纖長度的增加，非線性效應(yīng)、信號(hào)光重吸收等問題逐漸顯現(xiàn)出來，并影響著激光器的輸出光束質(zhì)量和輸出功率。
[0003]一般而言，在確定激光器增益光纖的長度時(shí)，主要是本著充分吸收泵浦光的原則，根據(jù)增益光纖對泵浦光的吸收系數(shù)，選擇合適的長度從而將注入泵浦光幾乎完全吸收，以保證激光器較高的光光效率。但是，當(dāng)增益光纖的摻雜濃度較低或是所需的激光器輸出功率較大時(shí)，就需要一段較長的增益光纖，此時(shí)，上述的非線性效應(yīng)和重吸收現(xiàn)象也會(huì)隨之產(chǎn)生，影響激光器的輸出效果。另一方面，在一些工作在特殊波長的光纖激光器中(如摻鐿光纖激光器的975nm?1030nm波段)，如果增益光纖長于某特定值，所需波長的激光就無法振蕩產(chǎn)生出來；而只有當(dāng)增益光纖較短，激光腔內(nèi)泵浦飽和的情況下，這類激光器才能工作在所需的波長。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](一)要解決的技術(shù)問題
[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種光纖激光器，通過使用較短的增益光纖長度，保留一定的殘余泵浦光，有效地抑制激光器內(nèi)增益光纖對于信號(hào)光的重吸收。
[0006](二)技術(shù)方案
[0007]本發(fā)明一種光纖激光器，包括:泵浦裝置、泵浦耦合器、光纖光柵、增益光纖和泵浦反饋裝置，其中:
[0008]所述泵浦裝置發(fā)出的泵浦光通過所述泵浦耦合器注入增益光纖；
[0009]所述光纖光柵，包括:高反光纖光柵和輸出光纖光柵，所述高反光纖光柵和輸出光纖光柵作為激光器的腔鏡，分別熔接在所述增益光纖的輸入端和輸出端；
[0010]所述增益光纖，其長度短于充分吸收注入泵浦光所需的光纖長度，以保證10%?50%的殘余泵浦光；
[0011]所述泵浦反饋裝置，將增益光纖末端的殘余泵浦光反饋回泵浦注入端，再次注入增益光纖。
[0012]其中，所述泵浦反饋裝置，包括:(N+1) Xl分束器和至少兩個(gè)MX I合束器；其中，
[0013]所述(N+l) Xl分束器與所述輸出光纖光柵熔接，將增益光纖包層內(nèi)的殘余泵浦光導(dǎo)入N根泵浦光纖，其中NS 1，中間的信號(hào)光傳輸光纖傳輸激光器產(chǎn)生的激光，作為整個(gè)激光器的輸出光纖；[0014]每一個(gè)所述MX I合束器的注入端分別與傳輸殘余泵浦光的所述泵浦光纖連接，其中M > 1，其輸出端與激光器的一根泵浦注入光纖熔接，實(shí)現(xiàn)殘余泵浦光的反饋。
[0015]其中，所述泵浦注入方式為單端泵浦、雙端泵浦、側(cè)面泵浦或分布式泵浦。
[0016]本發(fā)明還提供一種光纖激光器，包括:泵浦裝置、鍍膜腔鏡、泵浦耦合器、增益光纖以及泵浦反饋裝置，其中:
[0017]泵浦裝置發(fā)出的泵浦光通過所述泵浦耦合器注入增益光纖；
[0018]所述鍍膜腔鏡，作為激光器的腔鏡，放置在增益光纖的兩端；
[0019]所述增益光纖，其長度短于充分吸收注入泵浦光所需的光纖長度，以保證10%?50%的殘余泵浦光；
[0020]所述泵浦反饋裝置，將增益光纖末端的殘余泵浦光反饋回泵浦注入端，再次注入增益光纖。
[0021]其中，所述泵浦反饋裝置包括:分光鏡、耦合透鏡組和反饋光纖；激光器的輸出光經(jīng)過分光鏡后，分離出殘余泵浦光和信號(hào)光，信號(hào)光直接輸出，殘余泵浦光通過所述耦合透鏡組耦合至所述反饋光纖，所述反饋光纖與激光器的泵浦注入光纖熔接。
[0022]其中，所述泵浦注入方式為單端泵浦、雙端泵浦、側(cè)面泵浦或分布式泵浦。
[0023](三)有益效果
[0024]首先，本發(fā)明通過使用較短的增益光纖長度，保留一定的殘余泵浦光，有效地抑制了激光器內(nèi)增益光纖對于信號(hào)光的重吸收，對于輸出較短波激光的激光器(信號(hào)光波段處仍有較大的吸收截面)尤為有效；其次，本發(fā)明中激光器的增益光纖長度較短，有效地抑制了非線性效應(yīng)的產(chǎn)生，在相同的輸出功率下，具有比常規(guī)激光器更高的非線性效應(yīng)閾值；再次，本發(fā)明通過采用泵浦光反饋裝置，將殘余泵浦光再次注入增益光纖循環(huán)利用，避免了因保留一定殘余泵浦光帶來的激光器效率降低的問題，提高了激光器的光光效率；另外，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定、易于實(shí)現(xiàn)，適用于多種波長的激光器和放大器中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1光纖激光器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2是本發(fā)明實(shí)施例2光纖激光器結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0028]實(shí)施例1
[0029]本實(shí)施例中，光纖激光器，包括:泵浦裝置11、泵浦耦合器、光纖光柵14、增益光纖13和泵浦反饋裝置，其中:
[0030]所述泵浦裝置11發(fā)出的泵浦光通過所述泵浦耦合器12注入增益光纖13 ；
[0031]所述光纖光柵14,包括高反光纖光柵141和輸出光纖光柵142,所述高反光纖光柵141和輸出光纖光柵142作為激光器的腔鏡，熔接在所述增益光纖13的兩端；
[0032]所述增益光纖13，其長度短于充分吸收注入泵浦光所需的光纖長度，以保證10%?50%的殘余泵浦光；[0033]所述泵浦反饋裝置，將增益光纖13末端的殘余泵浦光反饋回泵浦注入端，再次注入增益光纖13。
[0034]所述泵浦反饋裝置，包括:(N+1) Xl分束器15和兩個(gè)MX I合束器16，在本實(shí)施例中合束器的個(gè)數(shù)為兩個(gè)，但在本發(fā)明中合束器的個(gè)數(shù)不限定于兩個(gè)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)需要確定合束器的個(gè)數(shù)；其中，
[0035]所述(N+1)X I分束器15與所述輸出光纖光柵142熔接,將增益光纖13包層內(nèi)的殘余泵浦光導(dǎo)入N根泵浦光纖，其中NS 1，中間的信號(hào)光傳輸光纖傳輸激光器產(chǎn)生的激光，作為整個(gè)激光器的輸出光纖；
[0036]所述的兩個(gè)MX I合束器16的注入端分別與傳輸殘余泵浦光的所述泵浦光纖連接，其中M > 1，其每一個(gè)MX I合束器16的輸出端分別與激光器的一根泵浦注入光纖熔接。
[0037]通過所述泵浦耦合器12的泵浦注入方式為單端泵浦、雙端泵浦、側(cè)面泵浦或分布式泵浦；
[0038]所述增益光纖13為摻有稀土離子的光纖、單包層光纖、雙包層光纖、多包層光纖、多芯光纖、共摻光纖、保偏光纖或光子晶體光纖；所述稀土離子在所述光纖中的摻雜方式為平頂摻雜、平頂部分摻雜、漸變式摻雜、漸變式部分摻雜和多區(qū)域摻雜中的一種。
[0039]工作原理:
[0040]如圖1所示，泵浦裝置中的半導(dǎo)體激光器泵浦源11，光纖光柵14和增益光纖13構(gòu)成基本的法珀(Fabry-Perot)諧振腔。17個(gè)半導(dǎo)體激光器泵浦源11的輸出泵浦光(但不限定于17個(gè)半導(dǎo)體激光器泵浦源)，經(jīng)過泵浦耦合器12耦合后，從端面注入增益光纖13，激發(fā)諧振腔內(nèi)激光的產(chǎn)生。增益光纖13的長度比充分吸收注入泵浦光所需的光纖長度要短，故經(jīng)輸出光纖光柵142輸出的光束中，包含輸出激光和20%的殘余泵浦光。(6+1)Χ1分束器15與輸出光纖光柵142的尾纖熔接，尾纖內(nèi)的大部分殘余泵浦光傳入6根泵浦光纖中；諧振腔內(nèi)產(chǎn)生的激光通過(6+1)X I分束器15中的信號(hào)光纖輸出。兩個(gè)3X1合束器16將分束器15的6根泵浦光纖合成兩束，兩個(gè)3X1束器16的輸出光纖分別與泵浦耦合器12的兩個(gè)空余注入光纖熔接，將殘余泵浦光再次注入增益光纖13中。整個(gè)激光器由于采用較短的增益光纖長度，可以有效地抑制非線性效應(yīng)和信號(hào)光重吸收現(xiàn)象，同時(shí)，泵浦反饋裝置的引入，可以保證激光器較高的光光效率。
[0041]實(shí)施例2
[0042]如圖2所示，本實(shí)施例的光纖激光器，包括:泵浦裝置21、鍍膜腔鏡27、第一泵浦耦合器281、第二泵浦耦合器282、增益光纖23以及泵浦反饋裝置，其中:
[0043]泵浦裝置21發(fā)出的泵浦光通過所述第一泵浦耦合器281和第二泵浦耦合器注入增益光纖23 ；
[0044]所述鍍膜腔鏡27，作為激光器的腔鏡，放置在增益光纖23的兩端；
[0045]所述增益光纖23，其長度短于充分吸收注入泵浦光所需的光纖長度，以保證10%?50%的殘余泵浦光；
[0046]所述泵浦反饋裝置，將增益光纖23末端的殘余泵浦光反饋回泵浦注入端，再次注入增益光纖。
[0047]所述泵浦反饋裝置包括:分光鏡29、耦合透鏡組210和反饋光纖211 ;激光器的輸出光經(jīng)過分光鏡29后，分離出殘余泵浦光和信號(hào)光，信號(hào)光直接輸出，殘余泵浦光通過所述耦合透鏡組210耦合至所述反饋光纖211，所述反饋光纖211與激光器的泵浦注入光纖熔接。
[0048]通過所述第一泵浦耦合器281和第二泵浦耦合器282的泵浦注入方式為單端泵浦、雙端泵浦、側(cè)面泵浦或分布式泵浦。
[0049]所述增益光纖23為摻有稀土離子的光纖、單包層光纖、雙包層光纖、多包層光纖、多芯光纖、共摻光纖、保偏光纖或光子晶體光纖；所述稀土離子在所述光纖中的摻雜方式為平頂摻雜、平頂部分摻雜、漸變式摻雜、漸變式部分摻雜和多區(qū)域摻雜中的一種。
[0050]工作原理:
[0051]半導(dǎo)體激光器泵浦裝置中半導(dǎo)體激光器泵浦源21、鍍膜腔鏡27和增益光纖23構(gòu)成基本的法珀(Fabry-Perot)諧振腔。11個(gè)半導(dǎo)體激光器泵浦源21的輸出泵浦光(但不限定于11個(gè)半導(dǎo)體激光器泵浦源)，分別經(jīng)過第一泵浦耦合器281和第二泵浦耦合器282耦合后，從端面注入增益光纖23，激發(fā)諧振腔內(nèi)激光的產(chǎn)生。增益光纖23比充分吸收注入泵浦光所需的長度要短，故從輸出端鍍膜腔鏡出射的光束中，包含輸出激光和30%的殘余泵浦光。這部分輸出光束經(jīng)過分光鏡29后,分離為泵浦光束和信號(hào)光光束,信號(hào)光沿原方向傳輸，泵浦光經(jīng)由耦合透鏡組210耦合至一根泵浦反饋光纖211。泵浦反饋光纖211與第一泵浦耦合器281的一根空余注入光纖熔接，將殘余泵浦光再次注入增益光纖23中。整個(gè)激光器由于采用較短的增益光纖長度，可以有效地抑制非線性效應(yīng)和信號(hào)光重吸收現(xiàn)象，同時(shí)，泵浦反饋裝置的引入，可以保證激光器較高的光光效率。
[0052]以上實(shí)施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
【權(quán)利要求】
1.一種光纖激光器，其特征在于，包括:泵浦裝置、泵浦耦合器、光纖光柵、增益光纖和泵浦反饋裝置，其中: 所述泵浦裝置發(fā)出的泵浦光通過所述泵浦耦合器注入增益光纖； 所述光纖光柵，包括:高反光纖光柵和輸出光纖光柵，所述高反光纖光柵和輸出光纖光柵作為激光器的腔鏡，分別熔接在所述增益光纖的輸入端和輸出端； 所述增益光纖，其長度短于充分吸收注入泵浦光所需的光纖長度，以保證10%~50%的殘余泵浦光； 所述泵浦反饋裝置，將增益光纖末端的殘余泵浦光反饋回泵浦注入端，再次注入增益光纖。
2.如權(quán)利要求1所述的激光器，其特征在于，所述泵浦反饋裝置，包括:(N+1)X1分束器和至少兩個(gè)MX I合束器；其中， 所述(N+l) Xl分束器與所述輸出光纖光柵熔接，將增益光纖包層內(nèi)的殘余泵浦光導(dǎo)入N根泵浦光纖，其中N≥ 1，中間的信號(hào)光傳輸光纖傳輸激光器產(chǎn)生的激光，作為整個(gè)激光器的輸出光纖； 每一個(gè)所述MX 1合束器的注入端分別與傳輸殘余泵浦光的所述泵浦光纖連接，其中M ≥ 1，其輸出端與激光器的一根泵浦注入光纖熔接，實(shí)現(xiàn)殘余泵浦光的反饋。
3.如權(quán)利要求1所述的激光器，其特征在于，所述泵浦注入方式為單端泵浦、雙端泵浦、側(cè)面泵浦或分布式泵浦。
4.一種光纖激光器，其特征在于，包括:泵浦裝置、鍍膜腔鏡、泵浦耦合器、增益光纖以及泵浦反饋裝置，其中: 泵浦裝置發(fā)出的泵浦光通過所述泵浦耦合器注入增益光纖； 所述鍍膜腔鏡，作為激光器的腔鏡，放置在增益光纖的兩端； 所述增益光纖，其長度短于充分吸收注入泵浦光所需的光纖長度，以保證10%~50%的殘余泵浦光； 所述泵浦反饋裝置，將增益光纖末端的殘余泵浦光反饋回泵浦注入端，再次注入增益光纖。
5.如權(quán)利要求4所述的激光器，其特征在于，所述泵浦反饋裝置包括:分光鏡、耦合透鏡組和反饋光纖；激光器的輸出光經(jīng)過分光鏡后，分離出殘余泵浦光和信號(hào)光，信號(hào)光直接輸出，殘余泵浦光通過所述耦合透鏡組耦合至所述反饋光纖，所述反饋光纖與激光器的泵浦注入光纖熔接。
6.如權(quán)利要求4所述的激光器，其特征在于，所述泵浦注入方式為單端泵浦、雙端泵浦、側(cè)面泵浦或分布式泵浦。
【文檔編號(hào)】H01S3/091GK103915750SQ201210591475
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月28日
【發(fā)明者】閆平, 郝金坪, 肖起榕, 鞏馬理, 張海濤 申請人:清華大學(xué)