一種線性腔主動調(diào)Q全光纖激光器制造技術(shù)

本實(shí)用新型專利技術(shù)涉公開了一種線性腔主動調(diào)Q全光纖激光器，其特征在于腔形為線形腔，泵浦半導(dǎo)體激光器的輸出尾纖連接于光纖合束器的泵浦輸入端口，光纖合束器的輸出光纖端口連接高反光纖布拉格光柵，高反光纖布拉格光柵的另一端與增益光纖焊接在一起，增益光纖的另一端與寫制于保偏光纖上的低反射率光纖布拉格光柵相焊接，調(diào)壓電元件制信號驅(qū)動電路用來驅(qū)動壓電元件周期性按壓腔內(nèi)光纖以調(diào)制光的偏振方向，低反射率光纖布拉格光柵另一端與光纖隔離器輸入端與相連，輸出光纖與光纖隔離器的輸出端相連接，具有插入損耗小、結(jié)構(gòu)簡化、激光脈沖重復(fù)頻率高、成本低易于產(chǎn)業(yè)化、可以在激光腔內(nèi)使用大芯徑雙包層增益光纖，從而便于得到高能量高功率激光脈沖。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及一種光纖激光器，尤其是一種結(jié)構(gòu)緊湊的線性腔主動調(diào)Q全光纖激光器。
技術(shù)介紹
眾所周知，光纖激光器是以摻雜稀土元素的光纖為增益介質(zhì)的激光器，通過摻雜不同的稀土元素，如餌(Er)，鎰(Yb)，銩(Tm)，欽(Ho)，釹(Nd)等，光纖激光器的工作波段覆蓋了從紫外到中紅外。與其他激光器相比，光纖激光器具有激光工作閾值低，能量轉(zhuǎn)化率高、輸出光束質(zhì)量好、結(jié)構(gòu)緊湊穩(wěn)定、無需光路調(diào)整、散熱性能好、使用壽命長和無需維護(hù)等鮮明特點(diǎn)，因此得到快速發(fā)展以及廣泛地應(yīng)用。目前，連續(xù)輸出的光纖激光器的輸出功率已 達(dá)萬瓦，已經(jīng)廣泛應(yīng)用到材料處理加工、焊接、打標(biāo)等領(lǐng)域。脈沖型的光纖激光器能提供高的峰值功率和脈沖能量，在一些應(yīng)用領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。調(diào)Q是一種得到高脈沖能量和峰值功率的有效方法。調(diào)Q激光器基本原理是在激光腔內(nèi)插入損耗器件，使其激光振蕩閾值升高，處于低Q值狀態(tài)下不能形成激光震蕩。由于泵浦光的存在，激光介質(zhì)處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)狀態(tài)，當(dāng)損耗器件在瞬間降低損耗時(shí)，腔內(nèi)閾值降低，瞬間處于高Q值狀態(tài)，在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到振蕩閾值，形成激光脈沖輸出。光纖激光器的調(diào)Q分為主動調(diào)Q與被動調(diào)Q兩種方式，目前廣泛應(yīng)用的是主動調(diào)Q，主動調(diào)Q試通過外加信號控制激光器諧振腔內(nèi)的損耗，改變腔內(nèi)閾值來實(shí)現(xiàn)調(diào)Q。目前光纖激光器主動調(diào)Q的方法有很多種，如聲光Q開光、電光Q開關(guān)、磁光Q開關(guān)等，其中較為實(shí)用以及應(yīng)用廣泛的是聲光Q開關(guān)(Α0Μ)。聲光Q開關(guān)在固體激光器中大量使用，但是作為開關(guān)器件，它在光纖激光器中會帶來很大的插入損耗，難以實(shí)現(xiàn)光纖激光器全光纖化。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種壓電元件在激光腔外，在實(shí)現(xiàn)調(diào)Q的同時(shí)并沒有帶來插入損耗的線性腔主動調(diào)Q全光纖激光器。本技術(shù)可以通過如下措施達(dá)到一種線性腔主動調(diào)Q全光纖激光器，包括泵浦半導(dǎo)體激光器、光纖合束器、高反射率光纖布拉格光柵、增益光纖、壓電7Π件、壓電7Π件調(diào)制信號驅(qū)動電路、低反射率光纖布拉格光柵、光纖隔離器和輸出光纖，其特征在于腔形為線形腔，泵浦半導(dǎo)體激光器的輸出尾纖連接于光纖合束器的泵浦輸入端口，光纖合束器的輸出光纖端口連接高反光纖布拉格光柵，高反光纖布拉格光柵的另一端與增益光纖焊接在一起，增益光纖的另一端與寫制于保偏光纖上的低反射率光纖布拉格光柵相焊接，調(diào)壓電元件制信號驅(qū)動電路用來驅(qū)動壓電元件周期性按壓腔內(nèi)光纖以調(diào)制光的偏振方向，低反射率光纖布拉格光柵另一端與光纖隔離器輸入端與相連，輸出光纖與光纖隔離器的輸出端相連接。本技術(shù)所述的增益光纖可以是單包層光纖，也可以是雙包層光纖，可以是任意稀土摻雜光纖(Yb，Er，Tm，Ho，Nd，等)，也可以是多種稀土共摻光纖(Er/Yb，Tm/Ho,等)，增益光纖長度也不像單頻光纖激光器那樣受限制，可以使用相對較長的增益光纖從而得到相對較高的輸出功率，所述的激光腔Q值與腔內(nèi)光的偏振方向有關(guān)。本技術(shù)所述的壓電元件周期性按壓腔內(nèi)光纖改變光的偏振方向從而周期性調(diào)制光纖激光腔的Q值。本技術(shù)用于調(diào)節(jié)激光腔Q值的元件增益光纖在激光腔系統(tǒng)之外，與使用聲光、電光調(diào)制器的光纖激光器相比，沒有在腔內(nèi)使用大量非光纖元件，避免了這些元件帶來的不可消除的插入損耗，減小了系統(tǒng)空間尺寸，化繁為簡，真正實(shí)現(xiàn)全光纖。本技術(shù)工作原理是激光腔鏡由高反射率光纖布拉格光柵和低反射率光纖布拉格光柵一對光纖布拉格光柵(FBG)組成,高反射率光纖布拉格光柵FBG寫制在非保偏光纖上，有一個(gè)帶寬較寬的反射峰(比如O. 3nm),低反射率光纖布拉格光柵FBG寫制在保偏光纖上，這樣它就提供兩個(gè)反射峰，分別對應(yīng)兩個(gè)偏振模式，只有一個(gè)偏振反射峰與高反射率光纖布拉格光柵FBG反射峰對應(yīng),所以此激光腔的Q值與光的偏振方向相關(guān)，一個(gè)壓電兀件被用來按壓腔內(nèi)光纖以周期性調(diào)節(jié)腔內(nèi)光的偏振方向從而周期性調(diào)制激光腔的Q值，從而周期性地滿足激光震蕩條件,形成激光脈沖，以此來實(shí)現(xiàn)主動調(diào)Q。本技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)一是壓電元件在激光腔外，在實(shí)現(xiàn)調(diào)Q的同時(shí)并沒有帶來插入損耗，簡化激光器結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了全光纖化；二是調(diào)制頻率可以高達(dá)幾百KHz，可以得到高重復(fù)頻率的激光脈沖；三是相比于聲光，電光調(diào)制器，壓電元件成本較低，降低了光纖激光器成本，易于產(chǎn)業(yè)化；四是相比于使用帶尾纖的聲光，電光調(diào)制器的調(diào)Q激光器，可以在激光腔內(nèi)使用大芯徑雙包層增益光纖，從而便于得到高能量高功率激光脈沖。附圖說明圖I是本技術(shù)的結(jié)構(gòu)框圖。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖對本技術(shù)作進(jìn)一步描述。如圖所示，一種線性腔主動調(diào)Q全光纖激光器，包括泵浦半導(dǎo)體激光器I、光纖合束器(combiner or WDM) 2、高反射率光纖布拉格光柵3、增益光纖4、壓電兀件(piezoelectric element)5、壓電元件調(diào)制信號驅(qū)動電路6、低反射率光纖布拉格光柵7、光纖隔離器8和輸出光纖9，上述各組成部分的結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)相同，此不贅述，如增益光纖2可以是單包層光纖,也可以是雙包層光纖,可以是任意稀土摻雜光纖(Yb, Er, Tm, Ho, Nd,等)，也可以是多種稀土共摻光纖(Er/Yb，Tm/Ho,等)。增益光纖長度也不像單頻光纖激光器那樣受限制，可以使用相對較長的增益光纖從而得到相對較高的輸出功率，本技術(shù)的特征在于腔形為線形腔，泵浦半導(dǎo)體激光器I的輸出尾纖連接于光纖合束器2的泵浦輸入端口，光纖合束器2的輸出光纖端口連接高反光纖布拉格光柵3,高反光纖布拉格光柵3的另一端與增益光纖4焊接在一起，增益光纖4的另一端與寫制于保偏光纖上的低反射率光纖布拉格光柵7相焊接，調(diào)壓電元件制信號驅(qū)動電路6用來驅(qū)動壓電元件5周期性按壓腔內(nèi)光纖以調(diào)制光的偏振方向，低反射率光纖布拉格光柵7另一端與光纖隔離器8輸入端與相連，輸出光纖9與光纖隔離器8的輸出端相連接。本技術(shù)所述的增益光纖4可以是單包層光纖，也可以是雙包層光纖，可以是任意稀土摻雜光纖(Yb，Er，Tm, Ho，Nd，等)，也可以是多種稀土共摻光纖(Er/Yb，Tm/Ho,等)，增益光纖長度也不像單頻光纖激光器那樣受限制，可以使用相對較長的增益光纖從而得到相對較高的輸出功率，所述的激光腔Q值與腔內(nèi)光的偏振方向有關(guān)。本技術(shù)所述的壓電元件5周期性按壓腔內(nèi)光纖改變光的偏振方向從而周期性調(diào)制光纖激光腔的Q值。本技術(shù)用于調(diào)節(jié)激光腔Q值的元件增益光纖4在激光腔系統(tǒng)之外，與使用聲光、電光調(diào)制器的光纖激光器相比，沒有在腔內(nèi)使用大量非光纖元件，避免了這些元件帶來的不可消除的插入損耗，減小了系統(tǒng)空間尺寸，化繁為簡，真正實(shí)現(xiàn)全光纖。本技術(shù)工作原理是激光腔鏡由高反射率光纖布拉格光柵3和低反射率光纖布拉格光柵7 —對光纖布拉格光柵(FBG)組成,高反射率光纖布拉格光柵3FBG寫制在非保偏光纖上，有一個(gè)帶寬較寬的反射峰(比如O. 3nm)，低反射率光纖布拉格光柵7FBG寫制在·保偏光纖上，這樣它就提供兩個(gè)反射峰，分別對應(yīng)兩個(gè)偏振模式，只有一個(gè)偏振反射峰與高反射率光纖布拉格光柵3FBG反射峰對應(yīng),所以此激光腔的Q值與光的偏振方向相關(guān),一個(gè)壓電元件被用來按壓腔內(nèi)光纖以周期性調(diào)節(jié)腔內(nèi)光的偏振方向從而周期性調(diào)制激光腔的Q值,從而周期性地滿足激光震蕩條件,形成激光脈沖，以此來實(shí)現(xiàn)主動調(diào)Q。本技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種線性腔主動調(diào)Q全光纖激光器，包括泵浦半導(dǎo)體激光器、光纖合束器、高反射率光纖布拉格光柵、增益光纖、壓電元件、壓電元件調(diào)制信號驅(qū)動電路、低反射率光纖布拉格光柵、光纖隔離器和輸出光纖，其特征在于腔形為線形腔，泵浦半導(dǎo)體激光器的輸出尾纖連接于光纖合束器的泵浦輸入端口，光纖合束器的輸出光纖端口連接高反光纖布拉格光柵，高反光纖布拉格光柵的另一端與增益光纖焊接在一起，增益光纖的另一端與寫制于保偏光纖上的低反射率光纖布拉格光柵相焊接，調(diào)壓電元件制信號驅(qū)動電路用來驅(qū)動壓電元件周期性按壓腔內(nèi)光纖以調(diào)制光的偏振方向，低反射率光纖布拉格光柵另一端與光纖隔離器輸入端與相連，輸出光纖與光纖隔離器的輸出端相連接。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種線性腔主動調(diào)Q全光纖激光器，包括泵浦半導(dǎo)體激光器、光纖合束器、高反射率光纖布拉格光柵、增益光纖、壓電兀件、壓電兀件調(diào)制信號驅(qū)動電路、低反射率光纖布拉格光柵、光纖隔離器和輸出光纖，其特征在于腔形為線形腔，泵浦半導(dǎo)體激光器的輸出尾纖連接于光纖合束器的泵浦輸入端口，光纖合束器的輸出光纖端口連接高反光纖布拉格光柵，高反光纖布拉格光柵的另一端與增益光纖焊接在一起，增益光纖的另一端與寫制于保偏光纖上的低反射率光纖布拉格光柵相焊接，調(diào)壓電元件制信號驅(qū)動電路用來驅(qū)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張震宇，房強(qiáng)，
申請(專利權(quán))人：山東海富光子科技股份有限公司，
類型：實(shí)用新型
國別省市：