專利名稱：一種可調(diào)諧窄線寬皮秒脈沖激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及激光器領(lǐng)域，具體是一種可調(diào)諧窄線寬皮秒脈沖激光器。
背景技術(shù)：
目前脈沖激光器采用調(diào)Q技術(shù)、鎖模技術(shù)來實(shí)現(xiàn)脈沖激光輸出。調(diào)Q激光器只能實(shí)現(xiàn)脈沖寬度為納秒量級(jí)的脈沖激光，可以獲得毫焦量級(jí)的單脈沖能量輸出，由于脈沖寬度寬，其與材料作用時(shí)，熱吸收效應(yīng)明顯。鎖模激光器可以實(shí)現(xiàn)皮秒和飛秒脈沖激光輸出，但是其重復(fù)頻率較高(MHz以上)，頻率可調(diào)范圍窄，單脈沖能量低，對(duì)材料的作用效果差。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種可調(diào)諧窄線寬皮秒脈沖激光器，可以實(shí)現(xiàn)1-1OOMHz的調(diào)頻，并且可以在特定波長(zhǎng)穩(wěn)定輸出，是一種性能優(yōu)異的激光器或激光種子源。本實(shí)用新型的技術(shù)方案為:一種可調(diào)諧窄線寬皮秒脈沖激光器，包括脈沖驅(qū)動(dòng)電路、半導(dǎo)體激光器、環(huán)形器、光纖光柵、耦合器、光譜分析單元、主控單元和微距牽引單元，所述的脈沖驅(qū)動(dòng)電路輸出脈沖電流，半導(dǎo)體激光器受脈沖電流的驅(qū)動(dòng)，產(chǎn)生一級(jí)弛豫振蕩的寬光譜脈沖激光，該脈沖激光經(jīng)由環(huán)形器的I號(hào)端口進(jìn)入，其2號(hào)端口輸出至光纖光柵,光纖光柵對(duì)位于其工作波長(zhǎng)的激光反射，其余波長(zhǎng)的激光透射，反射后的激光再經(jīng)環(huán)形器的2號(hào)端口返回環(huán)形器，然后通過環(huán)形器的3號(hào)端口輸出，3號(hào)端口輸出的反射激光進(jìn)入耦合器，較大能量的反射激光經(jīng)耦合器的輸出光端口輸出，較小能量的反射激光經(jīng)耦合器的反饋光信號(hào)端口輸出，反饋光信號(hào)端口輸出的反射激光進(jìn)入光譜分析單元，光譜分析單元測(cè)出反饋光信號(hào)的中心波長(zhǎng)數(shù)值，并傳送給主控單元，主控單元將反饋光信號(hào)的中心波長(zhǎng)數(shù)值與預(yù)先設(shè)定的中心波長(zhǎng)數(shù)值對(duì)比后，驅(qū)動(dòng)微距牽引單元，微距牽引單元對(duì)光纖光柵的軸向進(jìn)行微距離的拉伸牽引。所述的微距牽引單元包括相互連接的微距牽引控制單元和PZT系多層片式壓電陶瓷，所述的光纖光柵的一端固定于微距牽引控制單元上，另一端與PZT系多層片式壓電陶瓷連接。所述的脈沖驅(qū)動(dòng)電路選用脈沖寬度為皮秒量級(jí)的短脈沖驅(qū)動(dòng)電路。所述的半導(dǎo)體激光器選用輸出光譜寬度超過20nm的半導(dǎo)體激光器。所述的光纖光柵選用布拉格光纖光柵。所述的I禹合器選用1:9 f禹合器,其輸出光端口為90%能量反射激光的輸出光端口，其反饋光信號(hào)端口為10%能量反射激光的反饋光信號(hào)端口。所述的光譜分析單元選用最小可分辨光譜辨率為20pm的不同波長(zhǎng)激光的光譜分析單元。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn):(I)、本實(shí)用新型采用脈沖驅(qū)動(dòng)電路輸出超短脈沖寬度的脈沖電流，驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體激光器發(fā)射脈沖激光，在脈沖激光的前沿會(huì)產(chǎn)生振幅較大的弛豫振蕩，如果在振蕩的第一個(gè)周期結(jié)束時(shí)，停止電流的注入，可以得到弛豫振蕩第一個(gè)小尖峰決定寬度的單一脈沖輸出，本實(shí)用新型利用注入電流使半導(dǎo)體激光器的增益急劇變化，由此產(chǎn)生超短脈沖激光脈沖，一般情況下，這種弛豫振蕩的激光脈沖寬度在皮秒量級(jí)，采用這種方法的半導(dǎo)體激光器的優(yōu)點(diǎn)是:使用簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)電路就能產(chǎn)生超短激光脈沖，和鎖模激光器相比，增益開關(guān)半導(dǎo)體激光器的穩(wěn)定性更高，重復(fù)頻率范圍廣，能用電流波形控制脈沖寬度和周期；(2)、本實(shí)用新型的光纖光柵是一種無源光纖器件，其利用光纖材料的光敏性，通過紫外光曝光的方法將入射光的相干場(chǎng)圖樣寫入纖芯，在纖芯內(nèi)產(chǎn)生折射率沿纖芯軸向周期性變化，從而形成永久性空間相位光柵，其功能實(shí)質(zhì)上是在纖芯內(nèi)形成一個(gè)窄帶的(透射或反射)濾波器或反射鏡；本實(shí)用新型借此技術(shù)，使得所寫入的光柵的布拉格波長(zhǎng)、帶寬或?qū)烧咄瑫r(shí)進(jìn)行靈活調(diào)節(jié)，通過控制光纖光柵的軸向應(yīng)力，其光譜特性將發(fā)生相應(yīng)的改變，實(shí)現(xiàn)光纖光柵的調(diào)諧技術(shù)；(3)、本實(shí)用新型通過耦合器分出反饋光信號(hào)，然后通過光譜分析單元和主控單元的分析和處理，控制微距牽引單元從而調(diào)節(jié)光纖光柵的軸向應(yīng)力，光纖光柵的折射率周期值隨之改變，從而達(dá)到調(diào)諧反射激光中心波長(zhǎng)的目的。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便,光譜寬度和范圍可調(diào)諧,從而使較窄的光譜輸出，實(shí)用新型中的光器件均可以用導(dǎo)光光纖進(jìn)行耦合，可以實(shí)現(xiàn)全光纖化。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
見圖1，一種可調(diào)諧窄線寬皮秒脈沖激光器，包括脈沖寬度為皮秒量級(jí)的短脈沖驅(qū)動(dòng)電路1、半導(dǎo)體激光器2、環(huán)形器3、布拉格光纖光柵4、1:9稱合器5、光譜分析單兀6、主控單元7和微距牽弓丨單元，短脈沖驅(qū)動(dòng)電路I輸出超短脈沖電流，半導(dǎo)體激光器2受脈沖電流的驅(qū)動(dòng)，產(chǎn)生一級(jí)弛豫振蕩的寬光譜脈沖激光，激光脈沖的寬度為皮秒量級(jí)，該脈沖激光經(jīng)由環(huán)形器3的I號(hào)端口進(jìn)入,其2號(hào)端口輸出至布拉格光纖光柵4,布拉格光纖光柵4對(duì)位于其工作波長(zhǎng)的激光反射，其余波長(zhǎng)的激光透射，反射后的激光再經(jīng)環(huán)形器3的2號(hào)端口返回環(huán)形器3，然后通過環(huán)形器的3號(hào)端口輸出，3號(hào)端口輸出的反射激光進(jìn)入1:9耦合器5，90%能量的反射激光經(jīng)耦合器5的輸出光端口輸出，10%能量的反射激光經(jīng)1:9耦合器5的反饋光信號(hào)端口輸出，然后此10%能量的反射激光進(jìn)入光譜分析單元6，光譜分析單元6測(cè)出反饋光信號(hào)的中心波長(zhǎng)數(shù)值，并傳送給主控單元7，主控單元7將反饋光信號(hào)的中心波長(zhǎng)數(shù)值與預(yù)先設(shè)定的中心波長(zhǎng)數(shù)值對(duì)比后，驅(qū)動(dòng)微距牽引單元，微距牽引單元對(duì)布拉格光纖光柵4的軸向進(jìn)行微距離的拉伸牽引；微距牽引單元包括相互連接的微距牽引控制單元8和PZT系多層片式壓電陶瓷9，布拉格光纖光柵4的一端固定于微距牽引控制單元8上，另一端與PZT系多層片式壓電陶瓷9連接，PZT系多層片式壓電陶瓷9受主控單元7傳輸給微距牽引控制單兀8的電壓控制,牽引布拉格光纖光柵4,改變布拉格光纖光柵4的軸向應(yīng)力，改變布拉格光纖光柵4的周期結(jié)構(gòu),從而改變布拉格光纖光柵4的反射光波的中心波長(zhǎng)值，使之與預(yù)設(shè)相同。[0019]其中，半導(dǎo)體激光器2選用輸出光譜寬度超過20nm的半導(dǎo)體激光器；光譜分析單元6具有很高的光譜辨率，最小可分辨20pm的不同波長(zhǎng)激光。實(shí)施例:采用的脈沖驅(qū)動(dòng)電路的輸出脈沖頻率IHz-1OOkHz,電流脈沖寬度為0.9ns ;半導(dǎo)體激光器的輸出中心波長(zhǎng)為1060nm，光譜寬度為20nm，其最大輸出功率為500mW ;光纖光柵類型為布拉格光柵，中心波長(zhǎng)為1050nm ;采用該結(jié)構(gòu)的皮秒脈沖激光器可以獲得光譜調(diào)諧范圍為1049-1066nm，激光脈沖寬度為186ps，光譜寬度最大為200pm，輸出平均功率最大為152 μ W的皮秒脈沖激光。
權(quán)利要求1.一種可調(diào)諧窄線寬皮秒脈沖激光器，其特征在于:包括脈沖驅(qū)動(dòng)電路、半導(dǎo)體激光器、環(huán)形器、光纖光柵、耦合器、光譜分析單元、主控單元和微距牽引單元，所述的脈沖驅(qū)動(dòng)電路輸出脈沖電流，半導(dǎo)體激光器受脈沖電流的驅(qū)動(dòng)，產(chǎn)生一級(jí)弛豫振蕩的寬光譜脈沖激光，該脈沖激光經(jīng)由環(huán)形器的I號(hào)端口進(jìn)入，其2號(hào)端口輸出至光纖光柵,光纖光柵對(duì)位于其工作波長(zhǎng)的激光反射，其余波長(zhǎng)的激光透射，反射后的激光再經(jīng)環(huán)形器的2號(hào)端口返回環(huán)形器，然后通過環(huán)形器的3號(hào)端口輸出，3號(hào)端口輸出的反射激光進(jìn)入耦合器，較大能量的反射激光經(jīng)耦合器的輸出光端口輸出，較小能量的反射激光經(jīng)耦合器的反饋光信號(hào)端口輸出，反饋光信號(hào)端口輸出的反射激光進(jìn)入光譜分析單元，光譜分析單元測(cè)出反饋光信號(hào)的中心波長(zhǎng)數(shù)值，并傳送給主控單元，主控單元將反饋光信號(hào)的中心波長(zhǎng)數(shù)值與預(yù)先設(shè)定的中心波長(zhǎng)數(shù)值對(duì)比后，驅(qū)動(dòng)微距牽引單元，微距牽引單元對(duì)光纖光柵的軸向進(jìn)行微距離的拉伸牽引。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可調(diào)諧窄線寬皮秒脈沖激光器，其特征在于:所述的微距牽引單元包括相互連接的微距牽引控制單元和PZT系多層片式壓電陶瓷，所述的光纖光柵的一端固定于微距牽引控制單元上，另一端與PZT系多層片式壓電陶瓷連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可調(diào)諧窄線寬皮秒脈沖激光器，其特征在于:所述的脈沖驅(qū)動(dòng)電路選用脈沖寬度為皮秒量級(jí)的短脈沖驅(qū)動(dòng)電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可調(diào)諧窄線寬皮秒脈沖激光器，其特征在于:所述的半導(dǎo)體激光器選用輸出光譜寬度超過20nm的半導(dǎo)體激光器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可調(diào)諧窄線寬皮秒脈沖激光器，其特征在于:所述的光纖光柵選用布拉格光纖光柵。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可調(diào)諧窄線寬皮秒脈沖激光器，其特征在于:所述的耦合器選用1:9耦合器，其輸出光端口為90%能量反射激光的輸出光端口，其反饋光信號(hào)端口為10%能量反射激光的反饋光信號(hào)端口。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可調(diào)諧窄線寬皮秒脈沖激光器，其特征在于:所述的光譜分析單元選用最小可分辨光譜辨率為20pm的不同波長(zhǎng)激光的光譜分析單元。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種可調(diào)諧窄線寬皮秒脈沖激光器，包括脈沖驅(qū)動(dòng)電路、半導(dǎo)體激光器、環(huán)形器、光纖光柵、耦合器、光譜分析單元、主控單元和微距牽引單元，脈沖驅(qū)動(dòng)電路輸出脈沖電流驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生一級(jí)弛豫振蕩的寬光譜脈沖激光，該脈沖激光透過環(huán)形器被光纖光柵反射，然后經(jīng)過環(huán)形器輸出的反射激光進(jìn)入耦合器，較大能量的反射激光經(jīng)耦合器的輸出光端口輸出，較小能量的反射激光經(jīng)耦合器的反饋光信號(hào)端口輸出，較小能量的反射激光經(jīng)光譜分析單元和主控單元的分析和處理，然后主控單元驅(qū)動(dòng)微距牽引單元，微距牽引單元對(duì)光纖光柵的軸向進(jìn)行微距離的拉伸牽引。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作容易、穩(wěn)定性好、重頻可調(diào)、調(diào)諧精度高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01S5/06GK202917803SQ20122064246
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月29日
發(fā)明者王煒, 吳周令, 陳堅(jiān) 申請(qǐng)人:合肥知常光電科技有限公司