一種可調諧2微米脈衝光纖雷射器的製造方法
2023-09-15 06:00:00
一種可調諧2微米脈衝光纖雷射器的製造方法
【專利摘要】一種可調諧2微米脈衝光纖雷射器，其構成包括沿光路依次連接的帶輸出尾纖的脈衝泵浦源、一段單模無源光纖、帶通濾波器、隔離器和光纖放大器。本發明通過改變帶通濾波器的透過波長，實現脈衝波長在1810納米到2170納米範圍內的調諧輸出，具有結構簡單、緊湊等特點，並有寬於現有技術的波長調諧範圍，在醫療、光電對抗等領域具有廣闊的應用前景。
【專利說明】—種可調諧2微米脈衝光纖雷射器
【技術領域】
[0001]本發明涉及光纖雷射器【技術領域】，特別是一種可調諧2微米脈衝光纖雷射器。
【背景技術】
[0002]光纖雷射器由於其結構緊湊、高增益、單模運轉、光束質量好等特點在通訊、微加工、等領域獲得了廣泛的應用。這其中，2微米光纖雷射器由於其輸出波長接近羥基H-O的吸收峰，在醫療、雷達、光電對抗等方面有良好的應用前景。其中的一些應用需要雷射器輸出具有一定重複頻率的脈衝序列，這就涉及到光纖雷射器中的脈衝產生方法。
[0003]通常用於實現光纖雷射器輸出脈衝的方法有四種，分別是鎖模、調Q、電調製和增益開關。其中鎖模主要用於產生飛秒脈衝，調Q和電調製則用於產生皮秒和納秒脈衝，而增益開關由於其腔長和泵浦源的限制通常只能獲得納秒脈衝。前兩種方法由於腔內鎖模或調Q元件的存在破壞了光纖雷射器的緊湊性。電調製這一方法則由於直接獲得的功率過低無法應用，需要多級放大，使得系統結構非常複雜。增益開關則由於過分依賴於泵浦源的性能難以獲得高性能的輸出。此外，鎖模、調Q以及增益開關的輸出波長都因為受限於諧振腔的選頻而難以實現調諧，這也給應用帶來了困難。
【發明內容】
[0004]為解決上述提到的脈衝光纖雷射器中存在的問題，獲得寬調諧範圍的脈衝雷射器，本發明提出的一種可調諧2微米脈衝光纖雷射器。
[0005]本發明的技術解決方案如下:
[0006]一種可調諧2微米脈衝光纖雷射器，特點在於其構成包括:沿光路依次連接的帶輸出尾纖的脈衝泵浦源、一段單模無源光纖、帶通濾波器、隔離器和光纖放大器。
[0007]所述的各部件之間以纖芯對齊的方式相互熔接在一起。
[0008]所述的帶輸出尾纖的脈衝泵浦源的輸出波長在1500納米到1760納米範圍內、輸出脈寬為I到20納秒、峰值功率大於I千瓦。
[0009]所述的一段單模無源光纖的纖芯直徑小於10微米，長度大於10米。
[0010]所述的帶通濾波器的透過中心波長在1810納米到2170納米範圍內。
[0011]所述的光纖放大器的信號光波長在1810納米到2040納米之間為摻銩光纖放大器，信號光波在2040納米到2080納米之間為摻銩光纖放大器或摻欽光纖放大器或銩欽共摻光纖放大器，信號光波在2080納米到2170納米之間為摻欽光纖放大器或銩欽共摻光纖放大器。
[0012]所述的光纖放大器可為一級放大器也可為多級放大器。
[0013]與現有技術相比，本發明的有益效果是:
[0014](I)利用了脈衝泵浦源輸出脈衝在單模光纖中傳輸時的非線性效應，產生了 2微米波段的超連續譜。
[0015](2)利用帶通濾波器選出在1810納米到2170納米間某一波段的超連續譜成分，用光纖放大器進行放大。由於超連續譜的時域特徵與泵浦源的輸出類似，所以最終輸出的2微米脈衝也具有與泵浦脈衝序列相同的重複頻率和類似的時間波形。
[0016](3)結構簡單、緊湊，並有寬於現有技術的波長調諧範圍，在醫療、光電對抗等領域具有廣闊的應用前景。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明可調諧2微米脈衝光纖雷射器的結構示意圖。
[0018]圖2為本發明中的脈衝泵浦源輸出脈衝通過各元件後光譜的演化過程。
【具體實施方式】
[0019]下面結合實施例和附圖對本發明做詳細的說明，但本發明的保護範圍不限於下述的實施例。
[0020]請先參閱圖1，圖1為本發明可調諧2微米脈衝光纖雷射器的結構示意圖。本實施例中帶輸出尾纖的脈衝泵浦源I為鉺鐿共摻光纖雷射器，輸出中心波長1550納米，線寬5納米，脈寬為I納秒，峰值功率為2.5千瓦。通過一段單模無源光纖2 (10米，本實例中為康寧公司的SMF-28e光纖)後，脈衝因非線性效應在光譜上展寬為超連續譜，波長範圍約為1400納米到2200納米，時間脈寬窄化為800皮秒。之後通過中心波長為2微米，帶寬10納米的透過式帶通濾波器3，這時脈衝的特徵在時域上保持不變而在頻率域由於濾波作用只剩下2微米的成分。之後在通過光纖放大器5，本實例中為摻銩光纖放大器，進行放大。隔光纖隔離器4被用來防止由光纖放大器5產生的背向光打壞脈衝泵浦源I。通過調節帶通濾波器3的透過波長和帶寬，即可實現在1810納米到2170納米的調諧輸出。
[0021]圖2為本發明中的脈衝泵浦源輸出脈衝通過各元件後光譜的演化過程。由脈衝泵浦源I輸出的1550納米泵浦光通過一段單模無源光纖2後展寬為超連續譜，之後通過帶通濾波器3選出2微米成分,最後用光纖放大器5進行放大。
【權利要求】
1.一種可調諧2微米脈衝光纖雷射器，特徵在於其構成包括:沿光路依次連接的帶輸出尾纖的脈衝泵浦源(I)、一段單模無源光纖(2)、帶通濾波器(3)、隔離器(4)和光纖放大器(5)。
2.根據權利要求1所述的可調諧2微米脈衝光纖雷射器，其特徵在於，所述的各部件之間以纖芯對齊的方式相互熔接在一起。
3.根據權利要求1所述的可調諧2微米脈衝光纖雷射器，其特徵在於，所述的帶輸出尾纖的脈衝泵浦源(I)的輸出波長為在1500納米到1760納米範圍內、輸出脈寬為I到20納秒、峰值功率大於I千瓦。
4.根據權利要求1所述的可調諧2微米脈衝光纖雷射器，其特徵在於，所述的一段單模無源光纖(2)的纖芯直徑小於10微米，長度大於10米。
5.根據權利要求1所述的可調諧2微米脈衝光纖雷射器，其特徵在於，所述的帶通濾波器(3)的透過中心波長為1810納米到2170納米。
6.根據權利要求1所述的可調諧2微米脈衝光纖雷射器，其特徵在於，所述的光纖放大器(5)的信號光波長在1810納米到2040納米之間為摻銩光纖放大器，信號光波長在2040納米到2080納米之間為摻銩光纖放大器或摻欽光纖放大器或銩欽共摻光纖放大器，信號光波長在2080納米到2170納米之間為摻欽光纖放大器或銩欽共摻光纖放大器。
7.根據權利要求1所述的可調諧2微米脈衝光纖雷射器，其特徵在於，所述的光纖放大器(5)為一級放大器或多級放大器。
【文檔編號】H01S3/10GK103730821SQ201310642038
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月3日 優先權日:2013年12月3日
【發明者】徐劍秋, 楊建龍, 唐玉龍, 王堯, 李宏強, 羅永鋒, 王世偉, 楊帥, 顏碩 申請人:上海交通大學