[实用新型]高脉冲能量包层泵浦超快光纤激光器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高脉冲能量包层泵浦超快光纤激光器，属于激光技术和非线性光学领域。

背景技术

光纤激光器具有体积小、重量轻、转换效率高、输出光束质量好等优点，近年来得到了迅猛发展。而高功率光纤激光器，特别是高功率超短脉冲光纤激光器，通常由低功率种子源和多级功率放大器组成，英文通称缩写为MOPA(Master Oscillator Power Amplifier)。低功率种子源决定了激光输出的波长、脉宽、重复频率等关键性能，而功率放大器决定了激光输出的峰值功率、平均功率和脉冲能量等。目前超短脉冲光纤激光种子源都是使用单模半导体激光器泵浦，由于单模半导体激光器的输出功率小于瓦级水平，因此超短脉冲光纤激光种子源的单脉冲能量一般在皮焦(pJ)量级，最高也只有几十个纳焦(nJ)。为了得到更高的单脉冲能量(μJ或mJ)，往往需要对光纤激光种子光进行多级放大，而放大过程不仅增加了激光系统的成本而且会对脉冲的性能及激光系统的稳定性造成一定的影响，很大程度上限制了超短脉冲光纤激光器的产业化应用。因此，直接从光纤激光振荡级获得高脉冲能量的超短激光脉冲输出有着非常重大的现实意义。然而多模半导体激光器泵浦双包层光纤或光子晶体光纤使超短脉冲光纤激光器单脉冲能量提高几个数量级(几百nJ)成为一种可能。泵浦光在双包层光纤的内包层传输过程中不断被掺稀土离子的纤芯吸收而得到放大，最终获得高脉冲能量的超短激光脉冲输出。

实用新型内容

多模半导体激光器作为光纤激光器的抽运源具有输出功率大、价格低廉以及稳定性好等优势。本实用新型利用多模半导体激光器作为双包层掺杂光纤或光子晶体光纤的抽运源，不仅可以实现高重复频率、高脉冲能量的超短脉冲输出，而且还能减少激光放大系统的级数，提高系统稳定性的同时降低了生产成本。高脉冲能量包层泵浦超快光纤激光器不仅可以作为高功率超短脉冲激光器的种子源以及中红外激光器的泵浦源，也可直接应用于材料微加工等，有着广泛的应用前景。

为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案。

主要包括多模半导体激光器、泵浦合束器、掺杂光纤、激光分束器、环形器、可饱和吸收体、偏振控制器、偏振相关隔离器、全反射镜、光纤光栅、偏振无关隔离器等。

一种高脉冲能量包层泵浦超快光纤激光器，其特征在于：多模半导体激光器连接泵浦合束器的泵浦输入端；泵浦合束器的公共端连接掺杂光纤；掺杂光纤的另一端连接激光分束器；激光分束器有两路输出，一路作为激光输出端，一路与环形器的输入端相连，可饱和吸收体位于环形器的公共端的位置；环形器的输出端连接泵浦合束器的信号端；多模半导体激光器、泵浦合束器、掺杂光纤、激光分束器、环形器、可饱和吸收体一起构成环形腔结构的超快光纤激光器，所述的可饱和吸收体采用反射式结构。

一种高脉冲能量包层泵浦超快光纤激光器，其特征在于：多模半导体激光器连接泵浦合束器的泵浦输入端；泵浦合束器的公共端连接掺杂光纤；掺杂光纤的另一端连接激光分束器；激光分束器有两路输出，一路作为激光输出端，而另一路连接偏振无关隔离器；偏振无关隔离器的另一端连接可饱和吸收体；而可饱和吸收体的另一端与泵浦合束器的信号端连接；多模半导体激光器、泵浦合束器、掺杂光纤、激光分束器、偏振无关隔离器、可饱和吸收体一起构成环形腔结构的超快光纤激光器；所述的可饱和吸收体采用透射式结构。

一种高脉冲能量包层泵浦超快光纤激光器，其特征在于：多模半导体激光器连接泵浦合束器的泵浦输入端；泵浦合束器的公共端连接掺杂光纤；掺杂光纤的另一端连接激光分束器；激光分束器有两路输出，一路作为激光输出端，而另一路与偏振控制器的一端相连；偏振控制器的另一端连接偏振相关隔离器，偏振相关隔离器的另一端与偏振控制器相连；偏振控制器的另一端连接泵浦合束器的信号端，多模半导体激光器、泵浦合束器、掺杂光纤、激光分束器、偏振控制器、偏振相关隔离器一起构成环形腔结构的超快光纤激光器。

一种高脉冲能量包层泵浦超快光纤激光器，其特征在于：多模半导体激光器连接泵浦合束器的泵浦输入端；泵浦合束器的公共端连接掺杂光纤；掺杂光纤的另一端连接激光分束器；激光分束器有两路输出，一路作为激光输出端，而另一路与全反射镜直接耦合；而泵浦合束器的信号端也直接与可饱和吸收体耦合，在可饱和吸收体与全反射镜之间形成线形激光谐振腔，激光分束器的输出端输出锁模脉冲激光；所述的可饱和吸收体采用反射式结构。