[发明专利]高效率注入锁定光纤锥激光器

说明书

本发明涉及一种高效率注入锁定光纤锥激光器，由泵浦源1，光隔离器2，单模有源掺稀土光纤3，双包层有源掺稀土锥形光纤4构成。双包层有源掺稀土锥形光纤由有源掺稀土纤芯41、纤芯与内包层42、外包层43构成，纤芯、内外包层折射率分别为n1，n2，n3且n1n2n3，这种折射率分布能使高阶模激光更有效耦合到内包层，抑制模式跳变效应。在单模有源掺稀土光纤3的两端写入高反射光栅31与部分反射光栅32，在双包层有源掺稀土锥形光纤4的粗端写入低反射光栅5，在其锥形区上下部分写入倾斜角光栅52和53，保证激光从纤芯中心输出，降低光在锥形区的光泄漏问题。该激光器泵浦效率高，散热性好，能抑制模式跳变效应，拥有高质量高功率的输出光。

技术领域

本发明涉及一种高效率注入锁定光纤锥激光器，属于高功率高效率光纤激光器领域。

背景技术

光纤激光器于1963年发明，到20世纪80年代末第一批商用光纤激光器面市，经历了20多年的发展历程。光纤激光器被人们视为一种超高速光通信用放大器。光纤激光器技术在高速率大容量波分复用光纤通信系统、高精度光纤传感技术和大功率激光等方面呈现出广阔的应用前景和巨大的科技优势。光纤激光器有很多独特的优点，比如：激光阈值低、高增益、良好的散热、可调谐参数多、宽的吸收和辐射以及与其他光纤设备兼容、体积小等。基于这些优点，光纤激光器正在逐步取代传统固体激光器在各个领域中的地位，发挥着越来越重要的作用。近年来光纤激光器的输出功率得到迅速提高，已达到10‐100kW。作为工业用激光器，现已成为输出功率最高的激光器。光纤激光器的技术研究受到世界各国的普遍重视，已成为国际学术界的热门前沿研究课题。其应用领域也已从目前最为成熟的光纤通讯网络方面迅速地向其他更为广阔的激光应用领域扩展。

随着双包层掺杂光纤制造工艺和高亮度泵浦源技术的发展，光纤激光器的输出功率以惊人的速度迅速提高，目前，单模光纤激光器的输出功率已经突破万瓦级。在高功率光纤激光器中，由于激光功率密度极高，光纤中发生的各种非线性效应成为了限制激光功率提升的关键因素，因此需要考虑色散和非线性的联合作用。而超短脉冲输出的峰值功率很高，由此产生的非线性效应还会导致脉冲形状的恶化。由于非线性效应、热损伤以及泵浦源亮度等因素的影响，普通双包层光纤超短脉冲激光输出功率受到了限制，单模有源光纤激光器纤芯连续波损坏阈值为1W/μm^2[J.Nilsson,J.K.Sahu,Y.Jeong,W.A.Clarkson,R.Selvas,A.B.Grudinin,and S.U.Alam,”High Power Fiber Lasers:NewDevelopments”,Proceedings of SPIEVol.4974,50-59(2003)]，其光学损坏危险成为实现大功率单模光纤激光器的一大挑战。除了光学损坏外，由于大功率光产生的热也会损坏光纤，甚至会最终融化纤芯。有文献报道，铒镱共掺光纤激光器每米可产生100W热[J.Nilsson,S.U.Alam,J.A.Alavarez-Chavez,P.W.Turner,W.A.Clakson,and AB.Grudinin,”High-power and tunable operation of erbium-ytterbium co-dopedcladding-pumped fiber laser”,IEEE J.Quantum Electron.39,987-994(2003)]。