CN103944056B - 一种mopa结构的声光调q脉冲光纤激光器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种MOPA结构的声光调Q脉冲光纤激光器，由种子振荡源和放大光路组成；所述种子振荡源包括高反光栅、掺镱光纤、低反光栅、光纤声光调制器、泵浦源及泵浦合束器，所述放大光路由预放大光路和二级放大光路组成，种子振荡源的输出通过光纤隔离器接预放大光路，预放大光路输出通过光纤隔离器接二级放大光路，二级放大光路末端接输出隔离器。本发明在一定泵浦功率下，使脉冲宽度控制在70ns以内，脉宽更稳定，重复频率范围宽且能连续可调，重复频率范围宽达10kHz～800kHz。本发明种子振荡源输出激光平均功率仅仅＞5mW，种子振荡源的泵浦注入功率小于2W。因此本发明种子振荡源输出功率要求低，泵浦注入功率低。

Description

一种MOPA结构的声光调Q脉冲光纤激光器

技术领域

本发明涉及脉冲光纤激光器结构改进，具体指一种MOPA结构的声光调Q脉冲光纤激光器，属于光学器件技术领域。

背景技术

声光调Q脉冲光纤激光器主要用于工业打标。其基本工作原理是由高反光栅、掺镱光纤和低反光栅组成一个线形谐振腔，用以产生激光振荡，光纤声光调制器位于该谐振腔的内部，相当于一只腔倒空器件，在光纤声光调制器关闭的状态下，谐振腔内建立起很强的激光振荡，具有很高的Q值。在光纤声光调制器开启状态下，谐振腔内贮存的激光能量从低反光栅端输出，从而实现激光器的调Q脉冲输出。

目前，脉冲光纤激光器一般由种子振荡源和放大光路组成的MOPA结构，由于放大光路（光纤放大器）对输入信号的功率有要求，否则容易烧损器件，且脉冲光纤激光器作为打标之用时对输出功率也有一定的要求，这就要求种子振荡源输出功率一般在1W以上，需要注入较大的泵浦功率（＞3W）。同时，在脉冲重复频率不同的情况下，脉冲宽度与泵浦功率存在一定的相关性，不能实现宽的重复频率范围（＞100kHz）的稳定脉冲输出。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种在一定泵浦功率下，脉宽稳定，重复频率范围宽且能连续可调的声光调Q脉冲光纤激光器实现方法及对应的脉冲光纤激光器。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种声光调Q脉冲光纤激光器实现脉宽稳定、重复频率范围宽且连续可调的方法，本脉冲光纤激光器为由种子振荡源和放大光路组成的MOPA结构，其特征在于：通过控制种子振荡源的泵浦注入功率小于2W，并使调制信号宽度＜2μs，以实现10kHz～800kHz重复频率的稳定的调Q激光脉冲输出，且脉冲宽度控制在70ns以内，种子振荡源输出激光平均功率＞5mW；所述放大光路由预放大光路和二级放大光路组成，种子振荡源输出接预放大光路部分，预放大光路部分的泵浦注入功率＜5W，使经光纤隔离器输出的激光平均功率＜1W，再将预放大光路的输出通过光纤隔离器接二级放大光路。

一种MOPA结构的声光调Q脉冲光纤激光器，由种子振荡源和放大光路组成；所述种子振荡源包括高反光栅、掺镱光纤、低反光栅、光纤声光调制器、泵浦源及泵浦合束器，光纤声光调制器位于由高反光栅、掺镱光纤和低反光栅组成的线形谐振腔内；所述放大光路由预放大光路和二级放大光路组成，种子振荡源的输出通过光纤隔离器接预放大光路，预放大光路输出通过光纤隔离器接二级放大光路，二级放大光路末端接输出隔离器。

所述预放大光路使用（1+1）×1泵浦合束器，所述二级放大光路使用（N+1）×1泵浦合束器，其中N为大于等于1的自然数，输出激光的平均功率由泵浦注入功率决定，可以实现高功率脉冲激光输出。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、本发明在一定泵浦功率下，使脉冲宽度控制在70ns以内，脉宽更稳定，重复频率大于100kHz，重复频率范围宽且能连续可调，重复频率范围宽达10kHz～800kHz。

2、现有技术种子振荡源输出功率一般要求在1W以上，因此需要注入较大的泵浦功率（通常＞3W）。而本发明种子振荡源输出激光平均功率仅仅＞5mW，种子振荡源的泵浦注入功率小于2W。因此本发明种子振荡源输出功率要求低，泵浦注入功率低，对种子振荡源的各个元器件的功率要求都很低，保证了种子振荡源的稳定可靠运行。

附图说明

图1-本发明种子振荡源结构示意图。

图2-本发明预放大光路结构示意图。

图3-本发明二级放大光路结构示意图。

图4-本发明三部分连接结构示意图。

图5-本发明20kHz重复频率输出脉冲示意图。

图6-本发明40kHz重复频率输出脉冲示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明声光调Q脉冲光纤激光器实现脉宽稳定、重复频率范围宽且连续可调的方法，其中脉冲光纤激光器为由种子振荡源和放大光路组成的MOPA结构，通过控制种子振荡源的泵浦注入功率小于2W，并使调制信号宽度＜2μs，以实现10kHz～800kHz重复频率的稳定的调Q激光脉冲输出，且脉冲宽度控制在70ns以内。由于种子振荡源的泵浦注入功率小于2W，此时种子振荡源输出激光平均功率＞5mW，而放大光路放大倍数有限，要实现一定的功率输出，对输入信号的功率有要求，即不能太小，鉴于此，本发明将放大光路改由预放大光路和二级放大光路两部分组成，其中预放大光路用于将种子振荡源的输出放大到满足二级放大光路对输入信号的功率要求。即种子振荡源输出先接预放大光路部分，通过预放大光路使经光纤隔离器输出的激光平均功率＜1W，此时预放大光路部分的泵浦注入功率＜5W，再将预放大光路的输出通过光纤隔离器接入二级放大光路，即可通过二级放大光路得到需要的功率输出。

因此，从整体结构而言，本发明MOPA结构的声光调Q脉冲光纤激光器采用两级放大光路，总光路部分由三部分组成：种子振荡源（MO）、预放大光路（PA1）和二级放大光路（PA2）。

参见图1，所述种子振荡源由高反光栅、掺镱光纤、低反光栅、光纤声光调制器、泵浦源及泵浦合束器构成，光纤声光调制器位于由高反光栅、掺镱光纤和低反光栅组成的线形谐振腔内。本发明种子源振荡使用较低的泵浦注入功率（＜2W），在调制信号宽度＜2μs的情况下实现了10kHz～800kHz重复频率的稳定的调Q激光脉冲输出，且脉冲宽度可以控制在70ns以内，输出激光平均功率＞5mW。结果见图5和图6。

参见图2，所述预放大光路（PA1）由掺镱光纤、LD泵浦源及泵浦合束器构成，其中泵浦合束器为（1+1）×1泵浦合束器。预放大光路部分使用的泵浦注入功率＜5W，经隔离器2输出的激光平均功率＜1W。

参见图3，所述二级放大光路（PA2）由掺镱光纤、若干LD泵浦源、泵浦合束器和输出隔离器构成，其中泵浦合束器为（N+1）×1泵浦合束器，其中“（N+1）”中的“N”表示泵浦合束器的泵浦光输入端，“（N+1）”中的“1”表示泵浦合束器的信号光输入端，“×1” 中的“1”表示泵浦合束器的输出端，N为大于等于1的自然数，输出激光的平均功率由泵浦注入功率决定，可以实现高功率脉冲激光输出。

上述三部分通过光纤隔离器连接，即种子振荡源的输出通过光纤隔离器1接预放大光路，预放大光路输出通过光纤隔离器2接二级放大光路，二级放大光路末端设有输出隔离器，参见图4。

相对于国内其他类型的声光调Q脉冲光纤激光器，本发明的最大特点是泵浦功率较低且固定，控制非常简单，而国内其他类型的声光调Q脉冲光纤激光器要实现“一定重复频率范围内稳定脉宽输出”需要不同的泵浦功率，控制较复杂，且泵浦功率较高，对元器件的耐受功率有较高的要求。

本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (1)

1.一种声光调Q脉冲光纤激光器实现脉宽稳定、重复频率范围宽且连续可调的方法，本脉冲光纤激光器为由种子振荡源和放大光路组成的MOPA结构，所述种子振荡源包括高反光栅、掺镱光纤、低反光栅、光纤声光调制器、泵浦源及泵浦合束器，光纤声光调制器位于由高反光栅、掺镱光纤和低反光栅组成的线形谐振腔内，其特征在于：所述放大光路由预放大光路和二级放大光路组成，种子振荡源的输出通过光纤隔离器接预放大光路，预放大光路输出通过光纤隔离器接二级放大光路，二级放大光路末端接输出隔离器；

通过控制种子振荡源的泵浦注入功率小于2W，并使调制信号宽度＜2μs，以实现10kHz～800kHz重复频率的稳定的调Q激光脉冲输出，且脉冲宽度控制在70ns以内，种子振荡源输出激光平均功率＞5mW；其中预放大光路用于将种子振荡源的输出放大到满足二级放大光路对输入信号的功率要求；预放大光路部分的泵浦注入功率＜5W，使经光纤隔离器输出的激光平均功率＜1W，再将预放大光路的输出通过光纤隔离器接二级放大光路；

所述预放大光路使用（1+1）×1泵浦合束器；所述二级放大光路由掺镱光纤、若干LD泵浦源、泵浦合束器和输出隔离器构成，其中泵浦合束器为（N+1）×1泵浦合束器，其中N为大于等于1的自然数，输出激光的平均功率由泵浦注入功率决定，可以实现高功率脉冲激光输出。