內置飽和吸收體元件的鎖模光纖雷射器的製作方法
2023-05-18 09:55:16 3
專利名稱：內置飽和吸收體元件的鎖模光纖雷射器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種光纖雷射器，尤其涉及一種內置飽和吸收體元件的鎖模光纖雷射器，屬於光纖雷射器以及鎖模技術領域。
背景技術：
光纖雷射器主要是由泵源、耦合器、摻稀土元素光纖、諧振腔等部件構成。泵源由一個或多個大功率雷射二極體組成，其發出的泵浦光經特殊的泵浦結構耦合入作為增益介質的摻稀土元素光纖，泵浦波長上的光子被摻雜光纖介質吸收，形成粒子數反轉，受激發射的光波經諧振腔鏡的反饋和振蕩形成雷射輸出。目前光纖雷射器作為光源在光通信領域已得到廣泛應用，而隨著大功率雙包層光纖雷射器的出現，其應用正向著雷射加工、雷射測距、雷射雷達、雷射藝術成像、雷射防偽和生物醫療等更廣闊的領域迅速擴展。鎖模技術是進一步對雷射進行特殊的調製，強迫雷射器中振蕩的各個縱模的相位固定，使各模式相干疊加得到高重複率超短光脈衝。一般非均勻增寬雷射器總是產生多縱模，由於各個模式的頻率和初相位無確定關係，各個模式互不相干，因此多縱模輸出的光強是各縱模的非相干疊加。鎖模技術使諧振腔中可能存在的各個縱模同步振蕩，讓各振蕩模的頻率間隔保持相等並使它們的初相位保持為常數，使雷射器輸出在時間上有規則的等間隔的短脈衝序列。通常實現被動鎖模的技術是半導體飽和吸收鏡(SESAM)技術，但是SESAM 製作工藝複雜、生產成本高、飽和吸收光譜範圍相對較窄。
發明內容
本發明針對現有技術存在的缺陷，而提出一種內置飽和吸收體元件的鎖模光纖雷射器，以得到較好的鎖模雷射輸出。該鎖模光纖雷射器包括泵浦源、波分復用光纖耦合器、增益光纖、隔離器、飽和吸收體光纖元件和輸出耦合器，其中泵浦源連接波分復用光纖耦合器的輸入端，波分復用光纖耦合器的公共端通過增益光纖連接隔離器的輸入端，飽和吸收體光纖元件連接在隔離器的輸出端與輸出耦合器的輸入端之間，輸出耦合器的一個輸出端作為雷射的直接輸出，另一個輸出端連接波分復用光纖稱合器的輸入端。所述增益光纖是摻有一種或多種稀土兀素的光纖；所述輸出I禹合器的輸出比為 R (I-R)，其中 O < R < I。與現有技術相比，本發明具有如下技術效果I、環腔結構簡單，元件單元少，結構緊湊。2、採用結合飽和吸收體的光纖元件實現鎖模，無需外界附加的調製源，該鎖模光纖元件製作工藝簡單、價格低廉、易於搭建、可飽和吸收光譜範圍寬、鎖模效果好。3、可產生高穩定性、高重複率、高效率的超短雷射脈衝，經過放大後的鎖模種子光可直接進行材料微加工以及中紅外雷射器泵浦源等，應用前景廣泛。
圖I為本發明的結構示意圖，圖中標號名稱1、泵浦源；2、波分復用光纖耦合器;3、增益光纖；4、隔離器；5、飽和吸收體光纖兀件；6、輸出稱合器。
圖2是未加飽和吸收體光纖元件的雷射器的雷射輸出曲線圖。
圖3為本發明實施例I的結構示意圖。
圖4為本發明實施例I的雷射輸出曲線圖。
圖5為本發明實施例2的結構示意圖。
圖6為本發明實施例2的雷射輸出曲線圖。
圖7為本發明實施例3的結構示意圖。
圖8為本發明實施例3的雷射輸出曲線圖。
具體實施方式
下面對本發明作進一步說明。
本發明鎖模光纖雷射器的結構如圖I所示，包括泵浦源I、波分復用光纖耦合器
(WDM)2、增益光纖3、隔離器4、飽和吸收體光纖元件5和輸出耦合器6，泵浦源I、波分復用光纖稱合器2和增益光纖3三者構成光纖放大器,波分復用光纖稱合器2、增益光纖3、隔離器4、飽和吸收體光纖元件5和輸出耦合器6構成一個環形腔結構，具體地，泵浦源I連接波分復用光纖耦合器2的輸入端，波分復用光纖耦合器2的公共端通過增益光纖3連接隔離器4的輸入端，隔離器4插入阻止腔內反向反射並確保單一方向工作，飽和吸收體光纖元件5連接在隔離器4的輸出端與輸出I禹合器6的輸入端之間,輸出I禹合器6具有兩個雷射輸出端，其中一個作為雷射的直接輸出，另一個連接波分復用光纖耦合器2的輸入端將光注入迴環腔。輸出耦合器6的輸出比為R (I-R)，其中O < R < I ;飽和吸收體光纖元件5是在光纖連接器內設置飽和吸收體材料，這裡可以是任何具有飽和吸收特性的材料；增益光纖3中可摻有一種稀土元素，也可以摻有多種稀土元素，實施例中採用摻鉺光纖。下面在圖I所示結構的基礎上介紹三種實施例。實施例I的結構如圖3所示，其中飽和吸收體光纖元件採用內置金剛石薄膜的光纖兀件，輸出稱合器的輸出比為O. I : O. 9,10%的一端作為雷射的直接輸出，90%的一端經波分復用光纖耦合器將光注入迴環腔。採用微波等離子體CVD方法可沉積多晶金剛石薄膜。實施例I的雷射輸出如圖4所示。實施例2的結構如圖5所示，其中飽和吸收體光纖元件採用內置碳納米管溶液的光纖兀件，輸出I禹合器的輸出比為O. 2 : O. 8, 20%的一端作為雷射的直接輸出，80%的一端經波分復用光纖耦合器將光注入迴環腔。實施例2的雷射輸出如圖6所示。實施例3的結構如圖7所示，其中飽和吸收體光纖元件採用內置石墨烯溶液的光纖兀件，輸出稱合器的輸出比為O. 5 : O. 5, 50%的一端作為雷射的直接輸出，另50%的一端經波分復用光纖耦合器將光注入迴環腔。實施例3的雷射輸出如圖8所示。圖2是未加飽和吸收體光纖元件的雷射器的雷射輸出曲線圖，將圖4、圖6、圖8與圖2相比較，可見本發明具有較好的鎖模效果。
權利要求
1.一種內置飽和吸收體元件的鎖模光纖雷射器，包括泵浦源(I)、波分復用光纖耦合器⑵、增益光纖(3)、隔離器(4)和輸出耦合器(6)，其中泵浦源⑴連接波分復用光纖耦合器(2)的輸入端，波分復用光纖耦合器(2)的公共端通過增益光纖(3)連接隔離器(4) 的輸入端，輸出耦合器出)的一個輸出端作為雷射的直接輸出，另一個輸出端連接波分復用光纖耦合器(2)的輸入端，其特徵在於還包括飽和吸收體光纖元件(5)，所述飽和吸收體光纖兀件(5)連接在隔離器⑷的輸出端與輸出I禹合器(6)的輸入端之間。
2.根據權利要求I所述的內置飽和吸收體元件的鎖模光纖雷射器，其特徵在於所述增益光纖(3)中摻有一種或多種稀土兀素。
3.根據權利要求I所述的內置飽和吸收體元件的鎖模光纖雷射器，其特徵在於所述輸出耦合器(6)的輸出比為R (I-R)，其中O < R< I。
全文摘要
本發明公開了一種內置飽和吸收體元件的鎖模光纖雷射器，屬於光纖雷射器及鎖模技術領域。該雷射器包括泵浦源、波分復用光纖耦合器、增益光纖、隔離器、飽和吸收體光纖元件和輸出耦合器，所述泵浦源連接波分復用光纖耦合器的輸入端，波分復用光纖耦合器的公共端依次通過增益光纖、隔離器和飽和吸收體光纖元件連接輸出耦合器的輸入端，輸出耦合器的一個輸出端作為雷射的直接輸出，另一個輸出端的光經波分復用光纖耦合器注入迴環腔。本發明採用飽和吸收體光纖元件作為鎖模器件，不需要外界附加的調製源，可以實現高穩定性、高重複率、高效率的超短脈衝雷射輸出。
文檔編號H01S3/067GK102610986SQ20111041886
公開日2012年7月25日 申請日期2011年12月14日 優先權日2011年12月14日
發明者萬洪丹, 孫小菡, 胡濤平, 蔣衛鋒 申請人:東南大學