一種全正色散、全保偏光纖激光器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種全正色散、全保偏光纖激光器，它包括第一光纖耦合法拉第偏振旋轉(zhuǎn)鏡、摻鐿光纖、波分復(fù)用器、泵浦光隔離器、半導(dǎo)體激光器LD、保偏光纖耦合偏振分束器、保偏光纖耦合全反鏡、保偏光纖耦合器、保偏單模光纖、第二光纖耦合法拉第偏振旋轉(zhuǎn)鏡及窄線寬帶通濾波器，本實(shí)用新型通過腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得激光脈沖在光纖激光器腔內(nèi)單次往返時(shí)，經(jīng)歷多次放大，增大了脈沖增益，使輸出光脈沖單脈沖能量更高；通過駐波腔兩端放置法拉第偏振旋轉(zhuǎn)鏡，使得整個(gè)光纖激光腔對(duì)環(huán)境引起的線性噪聲和擾動(dòng)得以補(bǔ)償，不受外界影響。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于調(diào)試，受環(huán)境干擾小，在工業(yè)領(lǐng)域有廣闊應(yīng)用前景。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及超快激光【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種采用駐波腔結(jié)構(gòu)及全保偏光 纖的全正色散、全保偏光纖激光器。 一種全正色散、全保偏光纖激光器

【背景技術(shù)】
[0002] 相比傳統(tǒng)固體激光器，光纖激光器具有結(jié)構(gòu)緊湊、免調(diào)節(jié)、易維護(hù)、低損耗、光束質(zhì) 量好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于材料精細(xì)加工、超快光學(xué)、時(shí)頻域激光精密控制、光通信等重要 領(lǐng)域。近些年，光纖鎖模技術(shù)的長(zhǎng)足發(fā)展，通過光纖激光器腔內(nèi)色散管理和腔內(nèi)非線性效應(yīng) 的合理應(yīng)用平衡下，使光纖激光器在單脈沖能量、脈沖寬度和長(zhǎng)期穩(wěn)定性輸出方面得到較 好的改善。
[0003] 在色散管理的光纖激光器中，一般通過光柵對(duì)、棱鏡等光學(xué)器件引入負(fù)色散對(duì)光 纖激光器腔內(nèi)色散進(jìn)行補(bǔ)償。在引入這些色散塊件的同時(shí)，破壞了光纖激光器的全光纖性， 從而增加了光纖激光器鎖模調(diào)節(jié)難度。而且，此類光纖激光器受環(huán)境噪聲和溫度變化的影 響將直接導(dǎo)致光纖激光器鎖模狀態(tài)的不穩(wěn)定。全保偏、全正色散光纖激光器的研發(fā)使全光 纖結(jié)構(gòu)光纖激光器得以實(shí)現(xiàn)。在光纖鎖模激光器中，全正色散光纖激光器在不需要色散補(bǔ) 償?shù)那闆r下，由于不受孤子效應(yīng)對(duì)光纖激光器單脈沖能量的限制，光纖激光器輸出的單脈 沖能量往往可以達(dá)到nj甚至更高量級(jí)。又由于不需要負(fù)色散塊件的引入，使用全保偏光纖 激光器得以實(shí)現(xiàn)不受環(huán)境噪聲和溫度變化的影響。
[0004] 在全正色散、全保偏光纖激光器中，光脈沖在腔內(nèi)循環(huán)過程中，在增益介質(zhì)中的放 大增益應(yīng)盡可能的大，從而使得光纖激光器輸出脈沖帶有較大的線性啁啾，而這個(gè)線性啁 啾脈沖可以通過在腔外啁啾補(bǔ)償，使脈沖寬度得以壓縮。在已實(shí)現(xiàn)全正色散、全保偏光纖激 光器中，脈沖在腔內(nèi)往返增益受增益介質(zhì)、泵浦功率和脈沖放大次數(shù)等等現(xiàn)實(shí)因素限制。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0005] 本實(shí)用新型的目的是提供一種脈沖在腔內(nèi)循環(huán)過程中，得到多次放大增益，增加 泵浦效率，輸出更高單脈沖能量的全正色散、全保偏光纖激光器，該激光器具有精細(xì)全光纖 激光器腔結(jié)構(gòu)，其單脈沖輸出能量高、消光比優(yōu)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、長(zhǎng)期穩(wěn)定性好。
[0006] 實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的具體技術(shù)方案是：
[0007] -種全正色散、全保偏光纖激光器，特點(diǎn)是：該激光器包括第一光纖耦合法拉第偏 振旋轉(zhuǎn)鏡、摻鐿光纖、波分復(fù)用器、泵浦光隔離器、半導(dǎo)體激光器LD、保偏光纖稱合偏振分束 器、保偏光纖耦合全反鏡、保偏光纖耦合器、保偏單模光纖、第二光纖耦合法拉第偏振旋轉(zhuǎn) 鏡及窄線寬帶通濾波器，所述第一光纖耦合法拉第偏振旋轉(zhuǎn)鏡、摻鐿光纖、波分復(fù)用器、保 偏光纖稱合偏振分束器、窄線寬帶通濾波器、保偏光纖稱合器、保偏單模光纖、第二光纖奉禹 合法拉第偏振旋轉(zhuǎn)鏡依次連接，半導(dǎo)體激光器LD、泵浦光隔離器依次連接波分復(fù)用器，保偏 光纖耦合全反鏡連接保偏光纖耦合偏振分束器，保偏光纖耦合器與保偏單模光纖之間為熔 接；
[0008] 所述半導(dǎo)體激光器LD為抽運(yùn)泵浦，摻鐿光纖為保偏增益光纖；保偏光纖耦合器、 保偏單模光纖、第二光纖耦合法拉第偏振旋轉(zhuǎn)鏡、窄線寬帶通濾波器、保偏光纖耦合偏振分 束器、波分復(fù)用器、摻鐿光纖、第一光纖稱合法拉第偏振旋轉(zhuǎn)鏡及保偏光纖稱合全反鏡構(gòu)成 駐波腔；其中，保偏光纖耦合器、保偏單模光纖及第二光纖耦合法拉第偏振旋轉(zhuǎn)鏡組成鎖模 機(jī)制。
[0009] 本實(shí)用新型采用駐波腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得激光脈沖在光纖激光器腔內(nèi)單次往返時(shí)， 經(jīng)歷多次放大，增大了脈沖增益，使輸出光脈沖單脈沖能量更高。通過放置駐波腔兩端鏡為 法拉第偏振旋轉(zhuǎn)鏡，使得整個(gè)光纖激光腔對(duì)環(huán)境引起的線性噪聲和擾動(dòng)得以補(bǔ)償，不受外 界影響。形成一個(gè)長(zhǎng)期穩(wěn)定的，高單脈沖能量輸出的全光纖激光器。
[0010] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0011] 1、本實(shí)用新型光學(xué)腔內(nèi)使用了保偏光纖、相關(guān)保偏器件和保偏光纖耦合偏振分束 器，有效地控制了光脈沖在腔內(nèi)振蕩的偏振狀態(tài)，得到高消光比的光脈沖輸出。
[0012] 2、本實(shí)用新型在駐波腔注入泵浦光初期，腔內(nèi)由于受激布里淵效應(yīng)，產(chǎn)生100kHz 以下納秒自調(diào)Q現(xiàn)象。
[0013] 3、本實(shí)用新型駐波器內(nèi)，當(dāng)來自保偏光纖耦合器的反射光的增益大于調(diào)Q脈沖光 增益時(shí)，調(diào)Q現(xiàn)象被抑制，從而腔內(nèi)轉(zhuǎn)變成鎖模脈沖振蕩。
[0014] 4、本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)自啟動(dòng)鎖模，由自調(diào)Q現(xiàn)象演變?yōu)榉€(wěn)定鎖?，F(xiàn)象。
[0015] 5、本實(shí)用新型使光脈沖在腔內(nèi)往返中，多次得到增益，增大了腔內(nèi)增益效果。
[0016] 6、本實(shí)用新型使光纖激光器的輸出脈沖穩(wěn)定性提高，調(diào)節(jié)腔內(nèi)參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)納 秒、皮秒和飛秒脈沖激光的輸出。
[0017] 7、本實(shí)用新型采用保偏器件及腔內(nèi)偏振控制，使得光纖激光器抗環(huán)境干擾能力增 強(qiáng)，長(zhǎng)期穩(wěn)定能力加強(qiáng)。
[0018] 8、本實(shí)用新型為全保偏光纖結(jié)構(gòu)，具有尺寸小，重量輕，集成度高，易于維護(hù)和搭 建等特點(diǎn)。
[0019] 9、本實(shí)用新型工作波段可以為1000 nm附近或者1500 nm附近，也可以是其它波 段，根據(jù)不同摻雜稀土元素(鐿、鉺、銩、欽、鐠等）而定。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖2本實(shí)用新型多次增益過程示意圖；
[0022] 圖3本實(shí)用新型實(shí)施例示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述，以便 同類技術(shù)人員更好理解本實(shí)用新型。
[0024] 參閱圖1，本實(shí)用新型利用非線性偏振旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)激光器鎖模并增多光脈沖在腔內(nèi) 單次往返通過增益的目的，其包括第一光纖耦合法拉第偏振旋轉(zhuǎn)鏡1、摻鐿光纖2、波分復(fù) 用器3、泵浦光隔離器4、半導(dǎo)體激光器LD 5、保偏光纖稱合偏振分束器6、保偏光纖稱合全 反鏡7、保偏光纖稱合器8、保偏單模光纖10、第二光纖稱合法拉第偏振旋轉(zhuǎn)鏡11及窄線寬 帶通濾波器12,所述半導(dǎo)體激光器LD 5出射泵浦光經(jīng)過泵浦光隔離器4通過波分復(fù)用器 3耦合進(jìn)駐波腔內(nèi)；光脈沖在腔內(nèi)單次的往返振蕩循環(huán)過程中，經(jīng)光纖耦合法拉第偏振旋 轉(zhuǎn)鏡1、保偏光纖耦合偏振分束器6和保偏光纖耦合全反鏡7,兩次經(jīng)歷增益光纖2使得增 益變大。其半導(dǎo)體激光器LD 5出射泵浦光在注入駐波腔初期，腔內(nèi)受激布里淵效應(yīng)，產(chǎn)生 100kHz以下納秒自調(diào)Q現(xiàn)象。保偏光纖耦合器8工作在慢軸，光脈沖經(jīng)過保偏單模光纖10 并經(jīng)第二光纖耦合法拉第偏振旋轉(zhuǎn)鏡11反射后，偏振狀態(tài)旋轉(zhuǎn)90°，外界環(huán)境對(duì)引入的線 性偏振擾動(dòng)得到補(bǔ)償，線性偏振的脈沖光將全部由保偏光纖耦合器8損耗，只有部分經(jīng)過 非線性偏振旋轉(zhuǎn)光得以透射光纖耦合器8。當(dāng)來自保偏光纖耦合器8的透射光的增益大于 調(diào)Q脈沖光增益時(shí)，調(diào)Q現(xiàn)象被抑制，腔內(nèi)轉(zhuǎn)變成鎖模脈沖振蕩。鎖模后的部分脈沖從保偏 光纖f禹合器8 f禹合輸出。
[0025] 保偏狀態(tài)的光脈沖光從偏振分束器6出射進(jìn)入波分復(fù)用器3,取該偏振狀態(tài)為垂 直偏振狀態(tài)，在增益光纖2中得到一次放大，經(jīng)法拉第偏振旋轉(zhuǎn)鏡1反射后，變?yōu)樗狡?入射至偏振分束器6,全反射至全反鏡7,并重新反射再次經(jīng)過增益光纖，使光脈沖再次被 增益放大，再經(jīng)法拉第偏振旋轉(zhuǎn)鏡1反射后，變回垂直偏振狀態(tài)入射至偏振分束器6,實(shí)現(xiàn) 脈沖在腔內(nèi)循環(huán)多次增益的效果。由保偏光纖耦合器8、熔接9、保偏單模光纖10及第二光 纖耦合法拉第偏振旋轉(zhuǎn)鏡11組成非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模機(jī)制；駐波腔兩端的法拉第偏振旋 轉(zhuǎn)鏡1、11補(bǔ)償環(huán)境線性噪聲和擾動(dòng)，易于工作在長(zhǎng)期穩(wěn)定的狀態(tài)。窄線寬帶通濾波器12 起減少脈沖線性啁啾和脈沖寬度的功能。
[0026] 參閱圖2,本實(shí)用新型光脈沖在腔內(nèi)偏振態(tài)變化及多次放大過程及原理：由圖中a 可以看出，光脈沖以水平偏振態(tài)入射至偏振分束片6,直接透射至法拉第偏振旋轉(zhuǎn)鏡1，在 圖中b，經(jīng)法拉第偏振鏡反射，光脈沖偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)90度為垂直方向反射回到偏振分束片6， 并被反射至全反鏡7,經(jīng)全反鏡7和偏振分束片6反射至法拉第偏振反射鏡1，在圖中c，光 脈沖偏振再次旋轉(zhuǎn)90度為水平反射至偏振分束片6,并透射而出。由此可見，光偏振分束片 6和法拉第偏振鏡之間設(shè)置增益介質(zhì)時(shí)，光脈沖在腔內(nèi)一次往返時(shí)，將四次通過增益介質(zhì)， 分別為兩次經(jīng)過兩個(gè)正交偏振方向的增益，使得增益效率大大提高。 實(shí)施例
[0027] 參閱圖3,本實(shí)施例由976nm半導(dǎo)體激光器LD 5即抽運(yùn)泵浦、976nm高功率光隔離 器4、單模增益光纖2即高摻雜增益介質(zhì)、兩個(gè)法拉第偏振旋轉(zhuǎn)全反鏡1、11、偏振分束器6 和光纖光柵13、波分復(fù)用器3、光纖激光器稱合輸出器8、兩保偏光纖軸間角為30°的烙接狀 態(tài)9,保偏單模光纖10構(gòu)成。法拉第偏振旋轉(zhuǎn)鏡1和11為駐波腔的腔鏡。兩腔鏡使得整個(gè) 光纖激光腔對(duì)環(huán)境引起的線性噪聲和擾動(dòng)得以補(bǔ)償，不受外界影響，使本實(shí)用新型能夠長(zhǎng) 期穩(wěn)定工作。水平偏振的脈沖光從偏振分束器6出射進(jìn)入波分復(fù)用器3,在增益光纖2中得 到一次放大，經(jīng)法拉第偏振旋轉(zhuǎn)鏡1反射后，變?yōu)榇怪逼袢肷渲疗穹质?,全反射至 光纖光柵13,等效于光纖全反鏡7,并重新反射再次經(jīng)過增益光纖2,使光脈沖再次被增益 放大，再經(jīng)法拉第偏振旋轉(zhuǎn)鏡1反射后，變回垂直偏振狀態(tài)入射至偏振分束器6,實(shí)現(xiàn)脈沖 光在腔內(nèi)往返一次多次增益的效果，使泵浦效率得到提高。由光纖激光器耦合輸出器8、熔 接狀態(tài)9、保偏單模光纖10及法拉第偏振旋轉(zhuǎn)鏡11組成的非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模器件，可以 使低功率脈沖成分得以損耗，而功率較高的脈沖中心得以反射透過，形成鎖模機(jī)制，使本實(shí) 用新型達(dá)成鎖模狀態(tài)。光纖光柵13起減少脈沖線性啁啾和脈沖寬度的功能。光纖光柵13 的作用除了充當(dāng)高反鏡外，由于它的窄帶帶通濾波效果，同時(shí)也起著濾波器的作用。使用光 纖光柵也有助于光纖激光器調(diào)Q效應(yīng)和光纖激光器鎖模狀態(tài)的初始化。光纖光柵13取代 了圖1中窄線寬帶通濾波器12,具有等效功能。
[0028] 以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技 術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下，還可做出若干改進(jìn)和腔結(jié)構(gòu)變化，這 些改進(jìn)和變化也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種全正色散、全保偏光纖激光器，其特征在于：該激光器包括第一光纖耦合法拉 第偏振旋轉(zhuǎn)鏡（1)、摻鐿光纖（2)、波分復(fù)用器（3)、泵浦光隔離器（4)、半導(dǎo)體激光器LD(5)、 保偏光纖稱合偏振分束器（6 )、保偏光纖稱合全反鏡（7 )、保偏光纖稱合器（8 )、保偏單模光 纖（10)、第二光纖耦合法拉第偏振旋轉(zhuǎn)鏡（11)及窄線寬帶通濾波器（12)，所述第一光纖耦 合法拉第偏振旋轉(zhuǎn)鏡（1)、摻鐿光纖（2 )、波分復(fù)用器（3 )、保偏光纖稱合偏振分束器（6 )、窄 線寬帶通濾波器（12)、保偏光纖耦合器（8)、保偏單模光纖（10)、第二光纖耦合法拉第偏振 旋轉(zhuǎn)鏡（11)依次連接，半導(dǎo)體激光器LD (5)、泵浦光隔離器（4)依次連接波分復(fù)用器（3)， 保偏光纖稱合全反鏡（7)連接保偏光纖稱合偏振分束器（6)，保偏光纖稱合器（8)與保偏單 模光纖（10)之間為熔接（9); 所述半導(dǎo)體激光器LD (5)為抽運(yùn)泵浦，摻鐿光纖（2)為保偏增益光纖；保偏光纖耦合器 (8)、保偏單模光纖（10)、第二光纖耦合法拉第偏振旋轉(zhuǎn)鏡（11)、窄線寬帶通濾波器（12)、 保偏光纖稱合偏振分束器（6 )、波分復(fù)用器（3 )、摻鐿光纖（2 )、第一光纖稱合法拉第偏振旋 轉(zhuǎn)鏡（1)及保偏光纖耦合全反鏡（7)構(gòu)成駐波腔；其中，保偏光纖耦合器（8)、保偏單模光纖 (10)及第二光纖耦合法拉第偏振旋轉(zhuǎn)鏡（11)組成鎖模機(jī)制。
【文檔編號(hào)】H01S3/0933GK203883306SQ201420227903
【公開日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年5月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月6日
【發(fā)明者】曾和平, 沈旭玲 申請(qǐng)人:上海朗研光電科技有限公司