CN103840357B - 一种线偏振光输出的光纤激光器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种线偏振光输出的光纤激光器，其包括泵浦源、谐振腔和起偏器，所述起偏器设在谐振腔内，所述谐振腔内设有两条以上拉直的增益光纤，相邻两个增益光纤之间设有光路连接组件。本发明采用以上结构，通过普通的增益光纤和起偏器的使用，实现了线偏振光的输出，有效地降低了制造成本，同时利用折叠型谐振腔，在获得高功率激光输出的同时，有效地减小了激光器的体积。

Description

一种线偏振光输出的光纤激光器

技术领域

本发明涉及光纤激光器，尤其是一种线偏振光输出的光纤激光器。

背景技术

光的偏振在科学研究以及日常生活中有着广泛的应用。比如可以利用偏振光实现相干探测，例如利用干涉分析机件内部的应力分布；生活中我们看的立体电影等也是利用光的偏振来实现的。

偏振光的获得方式有很多种，比如利用布儒斯特定律、尼克尔棱镜、二色性晶体、波片等。偏振光在光通信中应用，还要考虑光在传输的过程中偏振性的保持，现在主要的方法是应用保偏光纤，但是保偏光纤成本高，因此探索价格更为低廉的偏振性保持装置显得尤为重要。

在理想的圆对称纤芯的单模光纤中，两个偏振模式完全简并，传播常数相等，不存在偏振模的色散问题。但在实际的光纤中，由于光纤加工工艺的缺陷造成光纤纤芯截面有一定程度的椭圆度，或是由于材料的热膨胀系数的不一致性产生光纤截面上各向异性应力而导致光纤折射率的各向异性，这种光纤结构本身存在的双折射称为本征双折射。另外，光纤在弯曲，扭绞，模向压力等机械外力的作用下也会产生附加的双折射。另一方面，通常光纤激光器为了产生偏振光，多采用保偏光纤增益介质，或在谐振腔中加入偏振控制器，其成本高或过于复杂，也不易应用于较高功率输出激光器中。

通常为了产生较大功率的激光输出，光纤激光器中需要较长的增益光纤，较长的增益光纤与激光器的小型化、集约化的发展方向相矛盾。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种成本低、体积小和功率高的线偏振光输出的光纤激光器。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种线偏振光输出的光纤激光器，其包括泵浦源、谐振腔和起偏器，所述起偏器设在谐振腔内，所述谐振腔内设有两条以上拉直的增益光纤，相邻两个增益光纤之间设有光路连接组件。

所述谐振腔由第一晶片和第二晶片构成；第一晶片设在泵浦源的光出射端，第一晶片的出光面镀有全反射膜，第二晶片的进光面镀有高反射膜；所述光路连接组件为两个单光纤准直器和反射棱镜，单光纤准直器的接头与对应的增益光纤连接，反射棱镜将一个单光纤准直器内的增益光反射过渡到另一个单光纤准直器内；所述起偏器设在最后一条增益光纤的光出射端和第二晶片之间。

所述谐振腔由第一晶片和第二晶片构成；第一晶片设在泵浦源的光出射端，第一晶片的出光面镀有全反射膜，第二晶片的进光面镀有高反射膜；所述光路连接组件为两个光偏离毛细管和反射镜，光偏离毛细管的接头与对应的增益光纤连接，反射镜将一个光偏离毛细管内的增益光反射过渡到另一个光偏离毛细管内；所述起偏器设在最后一条增益光纤的光出射端和第二晶片之间。

所述光路连接组件为双光纤准直器，所述双光纤准直器的两个接头分别与相邻的两条增益光纤连接，所述双光纤准直器的光入射端口内表面镀有全反射膜，该全反射膜将一条增益光纤内的增益光反射过渡到相邻的增益光纤内；所述两条以上增益光纤中第一条增益光纤的光入射端连接有第一单光纤准直器，所述第一单光纤准直器的光入射端口内表面镀有全反射膜；所述两条以上增益光纤中最后一条增益光纤的光出射端设有第二单光纤准直器，第二单光纤准直器的光入射端口外表面镀有高反射膜；所述双光纤准直器的光入射端口内表面的全反射膜、第一单光纤准直器的光入射端口内表面的全反射膜和第二单光纤准直器的光入射端口外表面的高反射膜构成谐振腔；所述起偏器设在最后一条增益光纤的光出射端和第二单光纤准直器之间；所述泵浦源设在第一单光纤准直器的光入射端。

所述双光纤准直器的光入射端还设有泵浦源。在每个双光纤准直器的光入射端都设一个泵浦源，可以更有效地实现高功率的线偏振光的输出。

所述第一晶片的出光面的全反射膜对泵浦光全透，对信号光全反；所述第二晶片的进光面的高反射膜输出部分激光。

所述双光纤准直器的光入射端口内表面的全反射膜、第一单光纤准直器的光入射端口内表面的全反射膜对泵浦光全透，对信号光全反；第二单光纤准直器的光入射端口外表面的高反射膜输出部分激光。

本发明采用以上技术方案，通过普通的增益光纤和起偏器的使用，实现了线偏振光的输出，有效地降低了制造成本，同时利用折叠型谐振腔，在获得高功率激光输出的同时，有效地减小了激光器的体积。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明一种线偏振光输出的光纤激光器方案一结构示意图；

图2是本发明一种线偏振光输出的光纤激光器方案二结构示意图；

图3是本发明一种线偏振光输出的光纤激光器方案三结构示意图。

具体实施方式

本发明方案一：根据图1所示，一种线偏振光输出的光纤激光器，其包括泵浦源101、谐振腔和起偏器106，所述起偏器106设在谐振腔内，所述谐振腔内设有两条以上拉直的增益光纤107，相邻两个增益光纤107之间设有光路连接组件。

所述谐振腔由第一晶片102和第二晶片105构成；第一晶片102设在泵浦源101的光出射端，第一晶片102的出光面镀有全反射膜，第二晶片105的进光面镀有高反射膜；所述光路连接组件为两个单光纤准直器103和反射棱镜104，单光纤准直器103的接头与对应的增益光纤107连接，反射棱镜104将一个单光纤准直器103内的增益光反射过渡到另一个单光纤准直器103内；所述起偏器106设在最后一条增益光纤107的光出射端和第二晶片105之间。

所述第一晶片102的出光面的全反射膜对泵浦光全透，对信号光全反；第二晶片105的进光面的高反射膜对信号光的反射率为99.5%，0.5%信号光成为激光经第二晶片105输出。

工作原理：泵浦源101射出的泵浦光经第一晶片102进入谐振腔，泵浦光在谐振腔内进行振荡形成信号光，信号光经起偏器106转化成线偏振光，最后从第二晶片105输出。所述起偏器106可以是满足布鲁斯特角入射的晶体。

两条以上增益光纤107通过使用单光纤准直器103和反射棱镜104，实现了相邻两条增益光纤107之间过渡和光连接，一方面在获得高功率激光输出的同时，有效地减小了激光器的体积，另一方面有效地消除了增益光纤107因为弯曲、扭绞等机械外力产生的附加双折射效应，保证了线偏振激光的保持。

本发明方案二：根据图2所示，一种线偏振光输出的光纤激光器，其包括泵浦源201、谐振腔和起偏器206，所述起偏器206设在谐振腔内，所述谐振腔内设有两条以上拉直的增益光纤207，相邻两个增益光纤207之间设有光路连接组件。

所述谐振腔由第一晶片202和第二晶片205构成；第一晶片202设在泵浦源201的光出射端，第一晶片202的出光面镀有全反射膜，第二晶片205的进光面镀有高反射膜；所述光路连接组件为两个光偏离毛细管203和反射镜204，光偏离毛细管203的接头与对应的增益光纤207连接，反射镜204将一个光偏离毛细管203内的增益光反射过渡到另一个光偏离毛细管203内；所述起偏器206设在最后一条增益光纤207的光出射端和第二晶片205之间。

所述第一晶片202的出光面的全反射膜对泵浦光全透，对信号光全反；第二晶片205的进光面的高反射膜对信号光的反射率为99.5%，0.5%信号光成为激光经第二晶片105输出。

工作原理：泵浦源201射出的泵浦光经第一晶片202进入谐振腔，泵浦光在谐振腔内进行振荡形成信号光，信号光经起偏器206转化为线偏振光，最后经第二晶片205输出。所述起偏器206可以是满足布鲁斯特角入射的晶体。

两条以上增益光纤207通过使用光偏离毛细管203和反射棱镜204，实现了相邻两条增益光纤207之间过渡和光连接，一方面在获得高功率激光输出的同时，有效地减小了激光器的体积，另一方面有效地消除了增益光纤207因为弯曲、扭绞等机械外力产生的附加双折射效应，保证了线偏振激光的保持。

本发明方案三：根据图3所示，一种线偏振光输出的光纤激光器，其包括泵浦源301、谐振腔和起偏器306，所述起偏器303设在谐振腔内，所述谐振腔内设有两条以上拉直的增益光纤302，相邻两个增益光纤302之间设有光路连接组件。

所述光路连接组件为双光纤准直器304，所述双光纤准直器304的两个接头分别与相邻的两条增益光纤302连接，所述双光纤准直器304的光入射端口内表面镀有全反射膜，该全反射膜将一条增益光纤302内的增益光反射过渡到相邻的增益光纤302内；所述两条以上增益光纤302中第一条增益光纤302的光入射端连接有第一单光纤准直器305，所述第一单光纤准直器305的光入射端口内表面镀有全反射膜；所述两条以上增益光纤302中最后一条增益光纤302的光出射端设有第二单光纤准直器306，第二单光纤准直器306的光入射端口外表面镀有高反射膜；所述双光纤准直器304的光入射端口内表面的全反射膜、第一单光纤准直器305的光入射端口内表面的全反射膜和第二单光纤准直器306的光入射端口外表面的高反射膜构成谐振腔；所述起偏器303设在最后一条增益光纤302的光出射端和第二单光纤准直器306之间；所述泵浦源301设在第一单光纤准直器305的光入射端。

所述双光纤准直器304的光入射端还设有泵浦源301。在每个双光纤准直器304的光入射端也对应设一个泵浦源301，可以更有效地实现高功率的线偏振光的输出。

所述第一单光纤准直器305的光入射端口内表面的全反射膜对泵浦光全透，对信号光全反；所述双光纤准直器304的光入射端口内表面的全反射膜对泵浦光全透，对信号光全反；所述第二单光纤准直器306的光入射端口外表面的高反射膜对信号光的反射率为99.5%，0.5%信号光成为激光经第二单光纤准直器306输出。

工作原理：泵浦源301射出的泵浦光经第一单光纤准直器301或双光纤准直器304进入谐振腔，泵浦光在谐振腔内进行振荡形成信号光，信号光经起偏器303转化为线偏振激光，最后经第二单光纤准直器306输出。所述起偏器303可以是满足布鲁斯特角入射的晶体。

使用双光纤准直器304且在双光纤准直器304光入射端口内表面镀有全反射膜，实现了相邻两条增益光纤302之间过渡和光连接，一方面在获得高功率激光输出的同时，有效地减小了激光器的体积，另一方面有效地消除了增益光纤302因为弯曲、扭绞等机械外力产生的附加双折射效应，保证了线偏振激光的保持。

Claims (6)

1.一种线偏振光输出的光纤激光器，其包括泵浦源、谐振腔和起偏器，所述起偏器设在谐振腔内，其特征在于：所述谐振腔内设有两条以上拉直的增益光纤，相邻两条增益光纤之间设有光路连接组件；所述谐振腔由第一晶片和第二晶片构成；第一晶片设在泵浦源的光出射端，第一晶片的出光面镀有全反射膜，第二晶片的进光面镀有高反射膜；所述光路连接组件为两个单光纤准直器和反射棱镜，单光纤准直器的接头与对应的增益光纤连接，反射棱镜将一个单光纤准直器内的增益光反射过渡到另一个单光纤准直器内；所述起偏器设在最后一条增益光纤的光出射端和第二晶片之间。

2.一种线偏振光输出的光纤激光器，其包括泵浦源、谐振腔和起偏器，所述起偏器设在谐振腔内，其特征在于：所述谐振腔内设有两条以上拉直的增益光纤，相邻两条增益光纤之间设有光路连接组件；所述谐振腔由第一晶片和第二晶片构成；第一晶片设在泵浦源的光出射端，第一晶片的出光面镀有全反射膜，第二晶片的进光面镀有高反射膜；所述光路连接组件为两个光偏离毛细管和反射镜，光偏离毛细管的接头与对应的增益光纤连接，反射镜将一个光偏离毛细管内的增益光反射过渡到另一个光偏离毛细管内；所述起偏器设在最后一条增益光纤的光出射端和第二晶片之间。

3.根据权利要求1或2所述的一种线偏振光输出的光纤激光器，其特征在于：所述第一晶片的出光面的全反射膜对泵浦光全透，对信号光全反；所述第二晶片的进光面的高反射膜输出部分激光。

4.一种线偏振光输出的光纤激光器，其包括泵浦源、谐振腔和起偏器，所述起偏器设在谐振腔内，其特征在于：所述谐振腔内设有两条以上拉直的增益光纤，相邻两条增益光纤之间设有光路连接组件；所述光路连接组件为双光纤准直器，所述双光纤准直器的两个接头分别与相邻的两条增益光纤连接，所述双光纤准直器的光入射端口内表面镀有全反射膜，该全反射膜将一条增益光纤内的增益光反射过渡到相邻的增益光纤内；所述两条以上增益光纤中第一条增益光纤的光入射端连接有第一单光纤准直器，所述第一单光纤准直器的光入射端口内表面镀有全反射膜；所述两条以上增益光纤中最后一条增益光纤的光出射端设有第二单光纤准直器，第二单光纤准直器的光入射端口外表面镀有高反射膜；所述双光纤准直器的光入射端口内表面的全反射膜、第一单光纤准直器的光入射端口内表面的全反射膜和第二单光纤准直器的光入射端口外表面的高反射膜构成谐振腔；所述起偏器设在最后一条增益光纤的光出射端和第二单光纤准直器之间；所述泵浦源设在第一单光纤准直器的光入射端。

5.根据权利要求4所述的一种线偏振光输出的光纤激光器，其特征在于：所述双光纤准直器的光入射端还设有泵浦源。

6.根据权利要求4所述的一种线偏振光输出的光纤激光器，其特征在于：所述双光纤准直器的光入射端口内表面的全反射膜、第一单光纤准直器的光入射端口内表面的全反射膜对泵浦光全透，对信号光全反；第二单光纤准直器的光入射端口外表面的高反射膜输出部分激光。