窄線寬、高峰值功率脈衝輸出的光纖雷射系統的製作方法
2023-10-07 03:57:49 1
窄線寬、高峰值功率脈衝輸出的光纖雷射系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供窄線寬、高峰值功率脈衝輸出的光纖雷射系統，包括能產生1-50nm波長間隔、輸出多個波長的窄線寬種子雷射的種子雷射光源發生器，種子雷射經高功率光纖放大器放大後經輸出光纖輸出，種子雷射光源發生器包括至少兩個低功率光纖輸出的窄線寬雷射器、有時序控制的脈衝調製電路、光纖合束器和第一光隔離器，每個窄線寬雷射器發出的雷射分別經各自的脈衝調製電路調製後依次經過光纖合束器和第一光隔離器。本實用新型產生的多個低功率、窄線寬脈衝種子雷射，功率較高，降低光纖放大器的增益；用多個低功率、窄線寬的脈衝種子雷射光源，在放大過程中能降低每個波長上雷射的功率，避免產生受激布裡淵散射、受激拉曼散射等非線性效應。
【專利說明】窄線寬、高峰值功率脈衝輸出的光纖雷射系統
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬於雷射【技術領域】，尤其涉及一種窄線寬、高峰值功率脈衝輸出的光 纖雷射系統。
【背景技術】
[0002] 在大氣探測、3D掃描、測風雷達、遙感探測、光學傳感（布裡淵光時域反射計）、激 光頻率變換等應用領域，需要窄線寬、高峰值功率的脈衝雷射。
[0003]由於光纖的纖芯直徑較小，光纖纖芯中的雷射功率密度較高，特別是在脈衝雷射 輸出時，其峰值功率高，容易產生非線性效應。
[0004] 當高峰值功率雷射輸出時，光纖中輸出雷射會受到受激布裡淵散射、受激拉曼散 射等非線性效應的影響，產生新波長的光輸出。當有多個波長的雷射輸出時，如果滿足相位 匹配條件時，將產生四波混頻等非線性效應，從而產生更多波長的光輸出。由非線性光學的 原理可知，受激布裡淵散射、四波混頻等非線性效應產生新波長雷射的能量，來自於傳輸的 有用雷射。同時，非線性效應產生的新波長雷射，可能損壞光路中的元器件，或者影響輸出 雷射的使用效果。
[0005] 為了減少光纖中的非線性效應，可以使用大模場面積光纖（LMA)。通過增加光纖的 纖芯直徑，增加模場面積，降低光纖中的功率密度，從而抑制光纖中的非線性效應的產生。 但是，在主振蕩功率放大結構的光纖光纖雷射器中，如果使用了大模場面積的光纖，就必須 使用匹配的光纖定製光纖隔離器等元器件，將增加系統的成本和製作難度。
[0006] 在主振蕩功率放大結構的光纖光纖雷射器中，也可以使用高功率的法布裡-珀羅 (F-P)結構的光纖雷射器作為種子源，提高種子雷射的功率，減少放大級的結構。但是F-p 結構的光纖雷射器，包含多個縱模的雷射輸出，每個縱模之間的間隔較小，非常容易滿足相 位匹配條件，在高功率雷射輸出時，多個縱模之間將產生四波混頻作用，產生更多的新波長 雷射輸出，不利於實際使用。 實用新型內容
[0007]本實用新型解決的是窄線寬、高峰值功率脈衝雷射輸出的光纖雷射器中，受激布 裡淵散射、受激拉曼散射對輸出脈衝雷射峰值功率的限制問題。
[0008]為解決上述問題，本實用新型採用的技術方案：
[0009]_ -種窄線寬、高峰值功率脈衝輸出的光纖雷射系統，包括能夠產生具有卜即醜波 長間隔、輸出多個波長的窄線寬種子雷射光源的種子雷射光源發生器，所述種子雷射經高 功率光纖放大器放大後經輸出光纖輸出，所述種子雷射光源發生器包括至少兩個低功率、 光纖輸出的窄線寬雷射器、及分別對每個所述光纖雷射器進行調製的有時序控制的脈衝調 制電路、及光纖合束器和第一光隔離器，每個所述窄線寬雷射器發出的雷射分別經各自的 脈衝調製電路調製後依次經過所述光纖合束器和所述第一光隔離器。
[0010] 所述脈衝調製電路為時域同步或不同步的脈衝調製電路。
[0011] 所述至少兩個窄線寬雷射器之間的波長間隔為大於
【權利要求】
1. 一種窄線寬、高峰值功率脈衝輸出的光纖雷射系統，其特徵在於：包括能夠產生具 有l-50nm波長間隔、輸出多個波長的窄線寬種子雷射光源的種子雷射光源發生器，所述種 子雷射經高功率光纖放大器放大後經輸出光纖輸出，所述種子雷射光源發生器包括至少兩 個低功率、光纖輸出的窄線寬雷射器、及分別對每個所述窄線寬雷射器進行調製的有時序 控制的脈衝調製電路、及光纖合束器和第一光隔離器，每個所述窄線寬雷射器發出的雷射 分別經各自的脈衝調製電路調製後依次經過所述光纖合束器和所述第一光隔離器。
2. 根據權利要求1所述的窄線寬、高峰值功率脈衝輸出的光纖雷射系統，其特徵在於： 所述脈衝調製電路為時域同步或不同步的脈衝調製電路。
3. 根據權利要求1所述的窄線寬、高峰值功率脈衝輸出的光纖雷射系統，其特徵在於： 所述至少兩個窄線寬雷射器之間的波長間隔為大於
Λ v為單模光纖中，泵浦雷射波長位於反常群速度色散區，滿足四波混頻條件的頻率 間隔； λ為雷射波長；γ為光纖的非線性係數；β 2為群速度色散；c為光速；Λ λ為窄線寬 雷射器之間的波長間隔；匕為注入峰值功率。
4. 根據權利要求1所述的窄線寬、高峰值功率脈衝輸出的光纖雷射系統，其特徵在於： 所述高功率光纖放大器包括由輸入到輸出依次順序連接的泵浦半導體光纖雷射器、泵浦信 號光纖合束器、第二增益光纖和第三光隔離器。
5. 根據權利要求1所述的窄線寬、高峰值功率脈衝輸出的光纖雷射系統，其特徵在於： 所述脈衝調製電路包括脈衝發生器和驅動電路，所述脈衝調製電路的輸出與所述驅動電 路連接，所述驅動電路的輸出與所述光纖雷射器連接。
6. 根據權利要求1所述的窄線寬、高峰值功率脈衝輸出的光纖雷射系統，其特徵在於： 雷射光源發生器與所述高功率光纖放大器之間設有低功率光纖放大器。
7. 根據權利要求6所述的窄線寬、高峰值功率脈衝輸出的光纖雷射系統，其特徵在於： 所述低功率光纖放大器包括由輸入到輸出依次順序連接的單模泵浦半導體光纖雷射器、波 分復用器、第一增益光纖和第二光隔離器。
8. 根據權利要求6或7所述的窄線寬、高峰值功率脈衝輸出的光纖雷射系統，其特徵在 於：所述低功率光纖放大器輸出端設有帶通濾波器。
9. 根據權利要求4所述的窄線寬、高峰值功率脈衝輸出的光纖雷射系統，其特徵在於： 所述第二增益光纖為摻稀土鐿離子（Yb)增益光纖，種子雷射波長為1030nm?1120nm;或 所述第二增益光纖為摻稀土鉺離子（Er)增益光纖，種子雷射波長為1530nm?1620nm;或 所述第二增益光纖為摻稀土銩離子（Tm)，種子雷射波長為1850nm?2050nm。
10. 根據權利要求7所述的窄線寬、高峰值功率脈衝輸出的光纖雷射系統，其特徵在 於：所述第一增益光纖為摻稀土鐿離子（Yb)增益光纖，種子雷射波長為1030nm?1120nm ; 或所述第一增益光纖為摻稀土鉺離子（Er)增益光纖，種子雷射波長為1530nm?1620nm; 或所述第一增益光纖為摻稀土銩離子（Tm)，種子雷射波長為1850nm?2050nm。
【文檔編號】H01S3/11GK204067844SQ201420499789
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年9月1日 優先權日:2014年9月1日
【發明者】段雲鋒, 楊冬霞, 李偉俊, 王嘉寧, 耿建學 申請人:天津光拓偉業科技有限公司