[发明专利]全光纤结构980nm波段高功率光纤振荡器

说明书

本发明公开了一种全光纤结构980nm波段高功率光纤振荡器，目的是解决现有980nm光纤振荡器电光效率较低和泵浦光耦合受限的问题。本发明由增益模块、两个泵浦模块、两个光纤模场适配器、两个光敏光纤、两个光纤光栅和输出耦合端组成。增益模块由泵浦耦合模块和双包层掺镱光纤构成，泵浦耦合模块采用2个侧向泵浦合束器或K个多模光纤；两个泵浦模块均包含多个泵浦子模块，每个泵浦子模块是尾纤输出900nm～960nm波段的半导体激光器或合束结构；两个光纤模场适配器采用一个光纤模场适配器或采用子光纤模场适配器串联结构；光敏光纤中刻写的光纤光栅的中心波长均位于激光波段。本发明解决了现有980nm光纤振荡器电光效率较低和泵浦光耦合受限的问题。

技术领域

本发明涉及一种光纤振荡器，尤其涉及一种工作波段在980nm附近(970nm～985nm)的全光纤结构的高功率光纤振荡器。

背景技术

光纤激光器以其优良的散热特性、良好的光束质量以及制作成本低、结构紧凑等优点，已成为激光器家族的新宠，得到了人们的广泛关注。随着光纤激光器技术的发展，功率水平不断提高，其应用领域已从早期的光纤通信、传感、测量等领域，逐渐拓展到激光打印、工业加工、医疗、军事等领域。随着光纤激光器应用的不断拓展，980nm波段激光光源，作为光纤激光器的一种重要泵浦光源，也在光纤激光器的各应用领域扮演着越来越重要的角色。

现阶段，最为常用的980nm波段泵浦光源是980nm波段半导体激光器。不过，半导体激光器的亮度极限已经成为光纤激光器功率提升的关键制约因素，同时，高功率半导体激光器的光谱稳定性对于温度较为敏感，这也对其应用带来了一定影响。为了克服半导体激光器的不足，人们开始考虑利用同波段的光纤激光器作为泵浦光源，来提升泵浦光源的亮度，980nm波段光纤激光器也因此受到了人们的广泛关注。此外，980nm波段光纤激光器的另一个重要应用就是通过倍频实现高亮度的490nm波段的蓝光输出，替代沉重的氩离子激光器。正是由于其潜在的应用价值，980nm波段的光纤激光器已成为光纤激光器领域的研究热点之一。

目前，可用于980nm光纤激光器的增益光纤是掺镱光纤，掺镱光纤也是现阶段高功率光纤激光器的首选增益光纤；但是，要实现高亮度980nm光纤激光器并不是一件容易的事情，这是由镱离子的能级特性决定的。镱离子的能级结构决定了980nm掺镱光纤激光器是一个三能级激光器，具有较高的泵浦阈值，放大自发辐射效应也非常严重。因此，基于现有的常规波段(1030nm～1090nm波段)掺镱光纤激光器方案很难实现高效率的980nm波段激光输出。如何实现高功率、高效率的980nm掺镱光纤激光器成为相关领域关注的重点。

现阶段，980nm波段光纤激光器的构建方案可分为放大器和振荡器两种。放大器的方案主要是利用980nm波段半导体激光器作为种子光源，然后利用980nm波段光纤放大器进行功率放大，实现高功率高效率的980nm波段激光输出。由于该方案仍使用半导体激光器作为种子光源，半导体激光器在亮度和光谱稳定性方面的不足会对输出光束的光束质量和光谱特性造成较大的影响。因此，如果利用980nm波段光纤振荡器替代半导体激光器无疑会提升整个激光器系统的性能。