[发明专利]高功率脉冲型掺镱全光纤激光器系统

说明书

技术领域

 本发明涉及一种光纤激光器，尤其是一种高功率脉冲型掺镱全光纤激光器系统，属于光纤及激光技术领域。

背景技术

光纤激光器是以掺杂稀土元素的光纤为增益介质的激光器，通过掺杂不同的稀土元素，如饵（Er），镒（Yb），铥（Tm），钬（Ho），钕（Nd）等，光纤激光器的工作波段覆盖了从紫外到中红外。与其他激光器相比，光纤激光器具有激光工作阈值低，能量转化率高、输出光束质量好、结构紧凑稳定、无需光路调整、散热性能好、寿命长和无需维护等鲜明特点，因此得到快速发展以及广泛地应用。

相比于连续型光纤激光器，脉冲型的光纤激光器能提供相对高的峰值功率和脉冲能量，更有利于在某些领域的应用，比如深度打标，非线性光学等。因此研制一种高功率脉冲型全光纤激光器并将其产业化具有重要的经济效益及社会效益。

发明内容

本发明的目的是提供一种整个系统只需风冷，且体积小、光斑优、工作稳定可靠、维护简单的高功率全光纤化的脉冲激光系统。

本发明是通过以下技术方案加以实现的。

一种高功率脉冲型掺镱全光纤激光器系统，其特征在于：它包括主振荡器（1）和功率放大器（2）两部分组成，

所述的主振荡器是一种使用压电元件（piezoelectric element）作为调Q元件的调Q光纤激光器（见图2），它包括带尾纤的泵浦半导体激光器（3），它的输出尾纤连接于光纤合束器的泵浦输入端口（4），光纤合束器的输出光纤端口连接高反光纤布拉格光栅（5），光栅（5）的另一端与掺镱双包层光纤（6）焊接在一起，掺镱双包层光纤的另一端与写制于保偏光纤上的低反光纤布拉格光栅（9）相焊接，掺镱双包层光纤与低反光纤布拉格光栅（9）间设有调制信号驱动电路（8）和压电元件（7），调制信号驱动电路（8）用来驱动压电元件（7）周期性按压腔内光纤以调制光的偏振方向，低反光纤布拉格光栅（9）另一端与功率放大器信号输入端相连，

    或所述的主振荡器是一种以声光调制器或电光调制器为调Q元件的调Q光纤激光器（见图3），它包括带尾纤的泵浦半导体激光器（3），它的输出尾纤连接于光纤合束器的泵浦输入端口（4），光纤合束器的输出光纤端口连接高反光纤布拉格光栅（5），光栅（5）的另一端与掺镱双包层光纤（6）焊接在一起，掺镱双包层光纤的另一端与光纤耦合声光调制器或电光调制器（14）连接，调制器（14）另一端与低反光纤布拉格光栅（9）相焊接，低反光纤布拉格光栅（9）另一端与功率放大器信号输入端相连，

或所述的主振荡器是一种对连续型光纤激光器进行调制得到的激光脉冲（见图4），它包括带尾纤的泵浦半导体激光器（3），它的输出尾纤连接于光纤合束器的泵浦输入端口（4），光纤合束器的输出光纤端口连接高反光纤布拉格光栅（5），光栅（5）的另一端与掺镱双包层光纤（6）焊接在一起，掺镱双包层光纤的另一端与低反光纤布拉格光栅（9）相焊接，低反光纤布拉格光栅（9）另一端与光纤耦合声光调制器或电光调制器（14）连接，调制器（14）另一端与功率放大器信号输入端相连，

    或所述的主振荡器是一种带尾纤的增益开关（gain switch）型脉冲半导体激光器（见图5），它包括电脉冲驱动器（15），波长工作在1um波段的带尾纤的半导体激光器（16），电脉冲驱动器输出电流脉冲驱动半导体激光器输出激光脉冲；

所述的功率放大器由一个或几个级联光纤放大级组成，其中每个光纤放大级包括：一个光纤合束器（4），光纤合束器的信号端接种子源（1）或前一级光纤放大级的输出端，光纤合束器的泵浦端接泵浦激光（10），光纤合束器的输出端与增益光纤（大芯径掺镱双包层光纤）（11）相连，每一个光纤放大级之间焊接一个光纤隔离器（12），最后一级光纤放大级输出端接输出光纤（13）。

    所述的功率放大器（2）使用的泵浦激光（10）可以是带尾纤的半导体激光器，工作波长是915纳米，940纳米或者978纳米，所使用的泵浦激光（10）还可以是掺镱光纤激光器，采用带泵方式对大芯径掺镱双包层光纤进行抽运。

    所述的功率放大器（2）中，对大芯径掺镱双包层光纤的抽运可以采用正向泵浦方式（见图6），还可以采用反向泵浦方式（见图7）或者正向反向泵浦方式并用（见图8）。

    所述的输出光纤（13），输出端熔有石英玻璃端帽，呈8度以上倾斜角并在端面镀有信号光防反射膜，以抑制自激振荡。

本发明的优点在于它实现了高功率全光纤化的脉冲激光系统，整个系统只需风冷，而且体积小、光斑优、稳定可靠、维护简单。

附图说明