CN102130412B - 基于受激布里渊散射脉冲压缩的全光纤化脉冲光纤激光器 - Google Patents
基于受激布里渊散射脉冲压缩的全光纤化脉冲光纤激光器 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于受激布里渊散射脉冲压缩的全光纤化脉冲光纤激光器。它由半导体激光泵浦源、多模光纤合束器、光纤光栅对、Yb掺杂双包层光纤、多组分掺杂石英光纤组成；通过半导体激光泵浦源，提供脉冲光纤激光器的激励能量；光纤光栅对用于形成激光振荡；Yb掺杂双包层光纤用以提供激光增益；多组分掺杂石英光纤用于产生饱和吸收效应并由此产生短脉冲激光输出。本发明直接通过半导体激光器产生的连续或准连续光来泵浦，Yb掺杂双包层光纤和多组分掺杂石英光纤进行组合，不需要主动调制器或腔外的块状饱和吸收体。可以获得一种结构形式简单、具有较高平均功率、脉宽窄、峰值功率高、重复频率较为稳定的百皮秒级全光纤化脉冲光纤激光器。
Description
技术领域
本发明涉及光纤激光器领域，尤其涉及一种基于受激布里渊散射脉冲压缩的全光纤化脉冲光纤激光器。
背景技术
光纤激光器是一种利用掺杂光纤作为激光增益介质的特殊激光器，具有效率高、光束质量好、散热方便等特点。全光纤化的光纤激光器，由于光束的传播均是在相互连接的光纤中进行，不受外界震动等干扰影响，因此非常适合于在各种环境条件恶劣的实际工作领域应用。
光纤激光器的峰值功率水平在其与目标作用时，对其作用效果具有非常重要的影响。瓦级或数十瓦级的中等平均功率的光纤激光器，一般均采用高重频脉冲工作方式，使得其能获得一个较高的峰值功率水平，并由此获得与物质作用时的较好作用效果。
实现光纤激光器高重频脉冲工作的主要手段包括调Q和锁模。调Q技术可以获得脉宽在数十纳秒到数百纳秒的激光脉冲输出；可以采用腔内的激光调制器件实现主动调Q或采用自饱和吸收体实现被动调Q。锁模技术可以获得脉宽在纳秒至飞秒的超短脉冲激光输出；可以采用主动锁模或被动锁模技术实现锁模。但一般情况下，光纤激光器中，采用调Q技术获得的激光脉冲一般脉宽较长，锁模技术虽然可以获得较窄的脉冲，但技术较为复杂，稳定性不够理想，易产生失锁现象。
不同于一般的调Q技术和锁模技术，利用光纤激光器中的受激布里渊散射（受激布里渊散射）效应，可以实现百皮秒级的超短脉冲激光输出。但一般需要的光纤很长，或者需要腔外的自饱和吸收体，因此实际应用受到一定限制。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于受激布里渊散射脉冲压缩的全光纤化脉冲光纤激光器。
基于受激布里渊散射脉冲压缩的全光纤化脉冲光纤激光器中的半导体激光泵浦源、多模光纤合束器、低反射率光纤光栅、Yb掺杂双包层光纤、多组分掺杂石英光纤、高反射率光纤光栅顺次相连；连续或调制型驱动的半导体激光泵浦源通过多模光纤合束器、低反射率光纤光栅泵浦作为激光增益介质的Yb掺杂双包层光纤，并通过多组分掺杂石英光纤和高反射率光纤光栅构成激光反射腔；Yb光纤和多组分掺杂石英光纤激励引发光纤内的受激布里渊散射效应，导致激光脉冲压缩，所产生的百皮秒级超短脉冲激光经由低反射率光纤光栅和多模光纤合束器输出。
所述的多组分掺杂石英光纤组分包括Si、Cr和Bi。所述的半导体激光泵浦源是一种工作波长在900～985 nm、输出功率为1～100W的带尾纤多模半导体激光器。所述的高反射率光纤光栅是一种在1020～1085nm波段具有80%～100%反射率的光纤光栅。所述的低反射率光纤光栅是一种在1020～1085nm波段具有10%～80%反射率的光纤光栅。
本发明是一种结构简单、脉冲稳定、脉宽窄、平均功率较高、具有极高峰值功率的新型全光纤脉冲激光器。采用Bi/Cr掺杂的多组分石英光纤作为全光纤化的自饱和吸收体，是本发明的一大创新点，采用Yb增益光纤和多组分石英光纤构成一个全光纤化的超短脉冲激光器，具有很好的长期稳定性。本发明所描述的***构成，能够输出光谱范围在1020～1100nm之间，脉宽小于1ns、大于100ps的高重频脉冲输出。
附图说明
图1是基于受激布里渊散射脉冲压缩的全光纤化脉冲光纤激光器结构示意图；
图中，半导体激光器1、多模光纤合束器2、高反射率光纤光栅3、Yb掺杂光纤4、 Yb光纤与Bi/Cr光纤熔接点5、Bi/Cr掺杂光纤6、高反射率光纤光栅7、脉冲激光输出8。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，基于受激布里渊散射脉冲压缩的全光纤化脉冲光纤激光器中的半导体激光泵浦源1、多模光纤合束器2、低反射率光纤光栅3、Yb掺杂双包层光纤4、多组分掺杂石英光纤6、高反射率光纤光栅7顺次相连；其相互之间的连接均为熔接。熔接点5为Yb掺杂光纤与Bi/Cr掺杂光纤的连接点，损耗小于0.1dB。连续或调制型驱动的半导体激光泵浦源1通过多模光纤合束器2、低反射率光纤光栅3泵浦作为激光增益介质的Yb掺杂双包层光纤4，并通过多组分掺杂石英光纤6和高反射率光纤光栅7构成激光反射腔；Yb光纤和多组分掺杂石英光纤激励引发光纤内的受激布里渊散射效应，导致激光脉冲压缩，所产生的百皮秒级超短脉冲激光经由低反射率光纤光栅3和多模光纤合束器2输出。
所述的多组分掺杂石英光纤6组分包括Si、Cr和Bi。所述的半导体激光泵浦源1是一种工作波长在900～985 nm、输出功率为1～100W的带尾纤多模半导体激光器。所述的高反射率光纤光栅7是一种在1020～1085nm波段具有80%～100%反射率的光纤光栅。所述的低反射率光纤光栅3是一种在1020～1085nm波段具有10%～80%反射率的光纤光栅，并且两光栅的反射峰波长匹配。
本发明的工作原理：
基于受激布里渊散射脉冲压缩的全光纤化脉冲光纤激光器是一种依赖自饱和吸收特性实现被动调Q并随之触发受激布里渊散射的新型光纤激光器。
它由半导体激光泵浦源、多模光纤合束器、光纤光栅对、Yb掺杂双包层光纤、多组分掺杂石英光纤等组成；通过连续或调制型驱动的准连续工作的半导体激光泵浦源，提供脉冲光纤激光器的激励能量；光纤光栅对用于形成激光振荡； Yb掺杂双包层光纤用以提供激光增益；多组分掺杂石英光纤用于产生饱和吸收效应并由此产生短脉冲激光输出。当半导体激光器的泵浦功率超过Yb光纤和Bi/Cr光纤构成的激光器的阈值条件时，会导致自饱和吸收体打开，产生调Q脉冲；调Q脉冲的强度一旦超过受激布里渊散射的阈值，将触发受激布里渊散射效应，导致脉冲的压缩。压缩后的脉冲经Yb增益光纤放大，经由低反射率光纤光栅和多模光纤合束器输出，可以直接用于加工、测量，也可以作为下一级光纤放大器的种子源，经放大后，提供更高平均功率和峰值功率的脉冲激光源。
本发明的基于受激布里渊散射脉冲压缩的全光纤化脉冲光纤激光器，直接通过半导体激光器产生的连续或准连续激光来泵浦，Yb掺杂双包层石英光纤和多组分掺杂石英光纤进行组合，不需要主动调制器或腔外的块状饱和吸收体。
Claims (5)
1.一种基于受激布里渊散射脉冲压缩的全光纤化脉冲光纤激光器，其特征在于：半导体激光泵浦源（1）、多模光纤合束器（2）、低反射率光纤光栅（3）、Yb掺杂双包层光纤（4）、多组分掺杂石英光纤（6）、高反射率光纤光栅（7）顺次相连；连续或调制型驱动的半导体激光泵浦源（1）通过多模光纤合束器（2）、低反射率光纤光栅（3）泵浦作为激光增益介质的Yb掺杂双包层光纤（4），并通过多组分掺杂石英光纤（6）和高反射率光纤光栅（7）构成激光反射腔；Yb掺杂双包层光纤（4）和多组分掺杂石英光纤（6）激励引发光纤内的受激布里渊散射效应，导致激光脉冲压缩，所产生的百皮秒级超短脉冲激光经由低反射率光纤光栅（3）和多模光纤合束器（2）输出。
2.根据权利要求1所述的一种基于受激布里渊散射脉冲压缩的全光纤化脉冲光纤激光器，其特征在于所述的多组分掺杂石英光纤（6）组分包括Si、Cr和Bi。
3.根据权利要求1所述的一种基于受激布里渊散射脉冲压缩的全光纤化脉冲光纤激光器，其特征在于所述的半导体激光泵浦源（1）是一种工作波长在900～985 nm、输出功率为1～100W的带尾纤多模半导体激光器。
4.根据权利要求1所述的一种基于受激布里渊散射脉冲压缩的全光纤化脉冲光纤激光器，其特征在于所述的高反射率光纤光栅（7）是一种在1020～1085nm波段具有80%～100%反射率的光纤光栅。
5.根据权利要求1所述的一种基于受激布里渊散射脉冲压缩的全光纤化脉冲光纤激光器，其特征在于所述的低反射率光纤光栅（3）是一种在1020～1085nm波段具有10%～80%反射率的光纤光栅。
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