[实用新型]一种横模-波长相关可调全光纤激光器

说明书

技术领域

本实用新型涉及激光器领域，特别是横模可调的、涉及少模光纤光栅的光纤激光器。

背景技术

激光器的输出横模特性一直以来是激光器的一项重要特性，早年人们对激光横模的研究主要目标是近衍射极限的基模，其具有光斑小、方向性好、线偏振度好等优点，由于光纤波导的特性，光纤激光器在单横模激光器上有非常好的表现。近年来，研究表明高阶模激光尤其一阶高阶模在激光加工、光学操控和粒子加速等诸多方面都有独特优势，因此高阶模激光器的相关研究也飞速发展。但是整合这两种模式的输出技术还鲜有出现，现有的可变模场输出技术主要依赖于空间相位调制器，这种空间相位调制器存在价格高昂、要求在超净环境下工作、波长限定等方面的弊端，另外这种技术主要是空间结构的被动转换方式，便携性较差，稳定性受输入光源影响较大。

中国专利申请CN102544999A公开了一种基于少模光纤光栅的轴对称偏振光束激光器，该专利主要利用少模光纤光栅对基模的反射已达到输出具有角向或者径向对称偏振分布的激光光束，其弊端在于是输出模式固定，不能在基模和一阶模之间切换。

实用新型内容

本实用新型的技术解决问题：为了克服背景技术中所述缺陷，本实用新型提供一种横模-波长相关可调全光纤激光器，能够通过调节可调谐带通滤波器简便地实现一阶高级模式和基模的切换，具有结构简洁紧凑、调节简便、造价低廉、便携性好、稳定性高等方面的优点并且由于少模光纤光栅对于模式的高反作用，输出光束的模式纯度较高。

本实用新型技术解决方案：

在本实用新型中使用了关键性器件少模光纤光栅，所述的少模光纤光栅是在对于布拉格波长为少模光纤上刻写的布拉格光栅；它具有不同模式反射波长不同的特性。根据工作波长和少模光纤光栅反射波长的不同匹配关系，利用可调谐带通滤波器控制激光器的谐振波长，以满足以模式选择元件少模光纤光栅对特定波长的需求，实现通过控制谐振波长来控制输出的横模，即“横模-波长”相关可调特性。

所述的一种横模-波长相关可调全光纤激光器，其结构包括：泵浦源、波分复用器、增益介质、反射镜、可调谐带通滤波器、模式耦合部分和少模光纤光栅，其中：

所述泵浦源，为半导体激光器，与波分复用器相连，并向与波分复用器公共端相连的增益介质输入连续激光，激励增益介质工作产生激光；

所述波分复用器，有三个端口，一端与作为泵浦源的半导体激光器相连，公共端与增益介质相连，另一端与反射镜相连作为一个激光腔镜，泵浦源通过波分复用器向增益介质提供能量；

所述增益介质为稀土掺杂光纤，两端分别和可调谐带通滤波器及模式耦合部分相连，在泵浦源激光的激发下发生受激辐射产生激光，其模式为基模；

所述反射镜，与波分复用器相连，作为激光器的一个腔镜。其实现形式有多种，有光纤端面镀高反射膜、利用光纤塞格纳克环等；

所述可调谐带通滤波器，两端分别和增益介质及模式耦合部分相连。带通滤波器是指某一波长范围内的光能够以很小的衰减高透过率通过，而其他范围的波长分量将会很大程度的衰减，可调谐带通滤波器是指机械或者电控调节能够实现高透过率波长位置改变的带通滤波器。

所述模式耦合部分，两端分别与可调谐带通滤波器及少模光纤光栅相连，其实现形式多样：光纤耦合器、光纤错位熔接和光纤拉锥。所述模式耦合部分能够将增益介质产生的基模激光转化为基模和一阶高级模的混合模式激光。

所述少模光纤光栅，一端与模式耦合部分相连，另一端作为激光器的输出端口；所述少模光纤是指允许除了基模之外，还允许一阶高阶模式传输的光纤；所述少模光纤光栅是指在对于布拉格波长为少模光纤上刻写的布拉格光栅，其特点在于基模激光与一阶高阶模激光在所述的少模光纤光栅上的反射波长不同。