CN218300549U - 一种激光器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种激光器包括：第一泵浦源、第一波分复用器、相移光栅、光隔离器组和至少一级放大单元；泵浦源的泵浦光输出端和第一波分复用器的泵浦输入端连接，第一波分复用器的第一输出端和相移光栅的第一端连接；光隔离器组包括第一光隔离器组和第二光隔离器组，第一光隔离器组的输入端与相移光栅的第二端连接，第二光隔离器组的输入端与第一波分复用器的第二输出端连接；放大单元的输入端与第一光隔离器组的输出端连接，或者放大单元的输入端与第二隔离器组的输出端连接；其中，与放大单元连接的光隔离器组的隔离度更大。在增加放大单元对激光器的输出功率进行扩大的同时，通过增加不同位置的光隔离器组，保证激光器的稳定性。

Description

一种激光器

技术领域

本实用新型涉及激光器技术领域，尤其涉及一种激光器。

背景技术

DFB(Distributed Feedback Laser)激光器，即分布式反馈激光器，具有非常好的单色性，线宽普遍可以做到1MHz以内，甚至是百Hz级。使用其作为激光源可实现长距离、大范围、多参量的传感，具有显著的技术优势和广阔的应用前景。

当需要更大功率的DFB型光纤激光器时，通过对DFB型光纤激光器的功率进行放大，DFB激光器最终输出的单频性能可能会受到影响，即不能完全保证DFB型光纤激光器中腔的稳定性。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种激光器，在对激光器输出功率扩大的同时，通过增加不同位置的光隔离器组，保证激光器的稳定性。

本实用新型实施例提供的一种激光器，包括：第一泵浦源、第一波分复用器、相移光栅、光隔离器组和至少一级放大单元；

所述泵浦源的泵浦光输出端和所述第一波分复用器的泵浦输入端连接，所述第一波分复用器的第一输出端和所述相移光栅的第一端连接；

所述光隔离器组包括第一光隔离器组和第二光隔离器组，所述第一光隔离器组的输入端与所述相移光栅的第二端连接，所述第二光隔离器组的输入端与所述第一波分复用器的第二输出端连接；

所述放大单元的输入端与所述第一光隔离器组的输出端连接，或者所述放大单元的输入端与所述第二隔离器组的输出端连接；

其中，与所述放大单元连接的光隔离器组的隔离度大于另一光隔离器组的隔离度。

可选的，所述相移光栅包括透射相移光栅；

所述第一波分复用器的第一输出端和所述透射相移光栅的第一端连接；所述透射相移光栅的第二端和所述第一光隔离器组的输入端连接；

所述第一光隔离器组的输出端与所述放大单元的输入端连接。

可选的，所述第一光隔离器组包括至少两个第一光隔离器或至少一个双极光隔离器，所述第二光隔离器组包括至少一个第一光隔离器。

可选的，所述相移光栅包括反射相移光栅；

所述第一波分复用器的第一输出端和所述反射相移光栅的第一端连接；所述反射相移光栅的第二端和所述第一光隔离器组的输入端连接；

所述第二光隔离器组的输出端与所述放大单元的输入端连接。

可选的，所述第二光隔离器组包括至少两个第一光隔离器或至少一个双极光隔离器，所述第一光隔离器组包括至少一个第一光隔离器。

可选的，所述相移光栅包括掺稀土离子光纤，所述相移光栅设置于所述掺稀土离子光纤内。

可选的，所述放大单元包括半导体光放大器或光纤放大器。

可选的，所述光纤放大器包括第二泵浦源、第二波分复用器和掺稀土离子光纤。

可选的，所述第一泵浦源包括至少一个976nm单模泵浦激光器。

可选的，所述第一泵浦源包括多个976nm单模泵浦激光器，所述第一波分复用器包括多个泵浦输入端；每个所述976nm单模泵浦激光器的输出端与所述第一波分复用器的一个泵浦输入端连接。

本实用新型实施例提供的激光器，包括：第一泵浦源、第一波分复用器、相移光栅、光隔离器组和至少一级放大单元；泵浦源的泵浦光输出端和第一波分复用器的泵浦输入端连接，第一波分复用器的第一输出端和相移光栅的第一端连接；光隔离器组包括第一光隔离器组和第二光隔离器组，第一光隔离器组的输入端与相移光栅的第二端连接，第二光隔离器组的输入端与第一波分复用器的第二输出端连接；放大单元的输入端与第一光隔离器组的输出端连接，或者放大单元的输入端与第二隔离器组的输出端连接；其中，与放大单元连接的光隔离器组的隔离度大于另一光隔离器组的隔离度。即第一泵浦源提供产生激光所需的泵浦光，泵浦光经过第一波分复用器对相移光栅进行激励，相移光栅内含有增益介质，从而产生激光。激光器产生的激光可以通过至少一级放大单元将其功率进行放大，为保证激光器的稳定性，分别在第一波分复用器和相移光栅两端增加光隔离器组，激光器在扩大功率的情况下保证其工作的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种激光器的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的另一种激光器的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的另一种激光器的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的另一种激光器的结构示意图；

图5为本现有技术提供的一种激光器的输出频谱示意图；

图6为本实用新型实施例提供的一种激光器的输出频谱示意图；

图7是本实用新型实施例提供的另一种激光器的结构示意图；

图8是本实用新型实施例提供的另一种激光器的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合本实用新型实施例中的附图，通过具体实施方式，完整地描述本实用新型的技术方案。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下获得的所有其他实施例，均落入本实用新型的保护范围之内。

图1是本实用新型实施例提供的一种激光器的结构示意图，图2是本实用新型实施例提供的另一种激光器的结构示意图，参考图1和图2所示，本实用新型实施例提供了一种激光器10，该激光器10包括：第一泵浦源100、第一波分复用器200、相移光栅300、光隔离器组400和至少一级放大单元500；泵浦源100的泵浦光输出端100A和第一波分复用器200的泵浦输入端200A连接，第一波分复用器200的第一输出端200B和相移光栅300的第一端300A连接；光隔离器组400包括第一光隔离器组410和第二光隔离器组420，第一光隔离器组410的输入端410A与相移光栅300的第二端300B连接，第二光隔离器组420的输入端420A与第一波分复用器200的第二输出端200C连接；放大单元500的输入端500A与第一光隔离器组410的输出端410B连接，或者放大单元500的输入端500A与第二光隔离器组420的输出端420B连接；其中，与放大单元500连接的光隔离器组400的隔离度大于另一光隔离器组400的隔离度。

其中，激光器10包括的第一泵浦源100、第一波分复用器200及相移光栅300相连接。具体的，第一泵浦源100用于提供产生激光器10中产生激光所需的泵浦光，可选的，第一泵浦源100包括至少一个976nm单模泵浦激光器，本实用新型实施例对第一泵浦源100的型号不进行具体的限定。第一波分复用器200在其接收端可以将一系列载有信息、但波长不同的光信号合成一束，沿着单根光纤传输，第一波分复用器200在其输出端可以将各个不同波长的光信号分开。第一泵浦源100和第一波分复用器200连接，可选的，第一泵浦源100包括多个976nm单模泵浦激光器，第一波分复用器200包括多个泵浦输入端200A；每个976nm单模泵浦激光器的输出端100A与第一波分复用器的一个泵浦输入端200A连接。即第一波分复用器200为第一泵浦源100提供相匹配的端口进行连接。本实用新型实施例提供的相移光栅300与普通光栅相比，相移光栅300的纵向折射率调制在中间位置发生了一个相位突变，即在布拉格光栅的反射谱中间打开了一个窄带的透射峰，也可以说是在透射谱中间打开了一个窄带的反射峰。当有泵浦光激励时，在中间狭缝波长处会产生激光输出。具体的，第一波分复用器200和相移光栅300可以看作激光器10的谐振腔，即对相移光栅300内的增益介质进行激励，从而产生激光。

进一步的，激光器10还包括放大单元500，放大单元500可以将激光器10输出的激光功率进行放大。示例性的，激光器10在未设置放大元件500时，其本身的输出功率在微瓦级别。但基于实际需求，存在对激光器10输出的激光功率要求更高的情况，即可以通过增加至少一级放大单元500将激光器10输出的激光功率进行扩大。参考图1和图2所示，以激光器10包括一级放大单元500为例进行举例说明，本实用新型实施例对此不进行具体的限定。但激光器10在设置放大单元500后，存在放大后的光路会反向对激光器10中第一波分复用器200和相移光栅300的谐振腔的稳定性造成影响，即影响激光器10的稳定性。所以通过对光隔离器组400进行设计，基于光隔离器400可以维护激光频率稳定性的效果，保证激光器10的稳定性。

具体的，光隔离器组400包括第一光隔离器组410和第二光隔离器组420，第一光隔离器组410和第二光隔离器组420包括多个光隔离器，本实用新型实施例对光隔离器的数量不进行具体的限定。第一光隔离器组410与相移光栅300连接，第二光隔离器组420与第一波分复用器200连接，即设置的光隔离器组400可以保证通过第一波分复用器200和相移光栅300对泵浦光激励增益介质并所产生的激光单向传输，提升激光器10中激光传输的频率具有稳定性。

示例性的，参考图1所示，相移光栅300形成激光器10的谐振腔，并且其产生的激光从相移光栅300处输出时，即激光器10的激光为正向输出时，放大单元500的输入端500A与第一光隔离器组410的输出端410B连接。第一光隔离器组410可以用于防止经过放大单元500放大后的激光反向影响谐振腔产生其稳定性，第二光隔离器组420可以防止激光在第一波分复用器200处反向输入(例如避免光纤端面的反射光反向输入)，并且在此情况下，第一光隔离器组410的隔离度大于第二光隔离器组420的隔离度。通过分别设置第一光隔离器组410和第二光隔离器组420的位置，保证激光器10整体的稳定性。

进一步的，参考图2所示，相移光栅300形成激光器10的谐振腔，并且其产生的激光从第一波分复用器200处输出时，即激光器10的激光为反向输出时，放大单元500的输入端500A与第二光隔离器组420的输出端420B连接。第二光隔离器组420可以用于防止经过放大单元500放大后的激光反向影响谐振腔产生其稳定性，第一光隔离器组410可以防止激光在相移光栅300处反向输入，并且在此情况下，第一光隔离器组410的隔离度小于第二光隔离器组420的隔离度。通过分别设置第一光隔离器组410和第二光隔离器组420的位置，保证激光器10整体的稳定性。

综上，本实用新型实施例提供的一种激光器包括：第一泵浦源、第一波分复用器、相移光栅、光隔离器组和至少一级放大单元；第一泵浦源提供产生激光所需的泵浦光，泵浦光经过第一波分复用器和相移光栅进行激励，相移光栅内含有增益介质，从而产生激光。激光器产生的激光可以通过至少一级放大单元将其功率进行放大，为保证激光器的稳定性，分别在第一波分复用器和相移光栅两端增加光隔离器组，激光器在扩大功率的情况下保证其工作的稳定性。

继续参考图1所示，相移光栅300包括透射相移光栅310；第一波分复用器200的第一输出端200B和透射相移光栅的第一端310A连接；透射相移光栅的第二端310B和第一光隔离器组410的输入端410A连接；第一光隔离器组410的输出端410B与放大单元500的输入端500A连接。

其中，相移光栅300包括透射相移光栅310，即第一波分复用器200和透射相移光栅310可以保证将泵浦光激励后的激光正向输出，即激光沿透射相移光栅的第二端310B传输至第一光隔离器组410，并且基于相移光栅300为透射相移光栅310，将放大单元500设置于与第一光隔离器组410连接处，保证对激光器10输出的激光的功率进行放大。

进一步的，在相移光栅300包括透射相移光栅310时，第一光隔离器组410可以保证对泵浦光对增益介质激励后，从而产生的激光进行隔离，提升激光器10中激光传输的频率具有稳定性，同时也避免放大单元500放大后的激光对第一波分复用器200和透射相移光栅310产生影响。

图3是本实用新型实施例提供的另一种激光器的结构示意图，图4是本实用新型实施例提供的另一种激光器的结构示意图，图5为本现有技术提供的一种激光器的输出频谱示意图，图6为本实用新型实施例提供的一种激光器的输出频谱示意图，参考图3至图6所示，第一光隔离器组410包括至少两个第一光隔离器411或至少一个双极光隔离器412，第二光隔离器组420包括至少一个第一光隔离器411。

其中，参考图3所示，第一光隔离器组410包括至少两个第一光隔离器411，通过设置两个第一光隔离器411可以保证泵浦光对增益介质激励后所产生的激光起到更好隔离效果，提升激光器10中激光传输的频率具有稳定性。并且放大单元500与第一光隔离器组410连接，通过设置两个第一光隔离器411，可以更好的避免放大单元500放大后的激光对第一波分复用器200和透射相移光栅310产生影响。若第一光隔离器组410仅仅设置一个第一光隔离器411时，一个第一光隔离器411不能完全将放大后的激光进行阻挡，即存在残留的放大激光进入相移光栅300内部，影响相移光栅300处激光的输出效果。

进一步的，第二光隔离器组420包括至少一个第一光隔离器411，通过设置第二光隔离器组420可以防止激光在第一波分复用器200处反向输出，同样提升激光器10的稳定性。

示例性的，参考图5和图6所示，图5为仅第一光隔离器组410包括一个第一隔离器411时的频谱示意图，图6为第一光隔离器组410为两个第一隔离器411，第二光隔离器组420为一个第一光隔离器411时的频谱示意图，图5中出现的杂峰的数量及强度均高于图6中出现的杂峰数量及强度，其杂峰的出现表示对激光器10稳定性的影响。即通过增加第一光隔离器组410中第一隔离器411的数量，并且在第一波分复用器200的第二输出端200C处设置一个第一隔离器411，可以明显的提升激光器10的稳定性。

进一步的，参考图4所示，第一光隔离器组410可以保证至少一个双极光隔离器412，双极光隔离器412相比于传统的光隔离器，即双极光隔离器412相比于第一隔离器411具有大宽带范围内、低插损、低偏振相关损耗、高隔离度的优点，通过设置双极光隔离器412，同样可以提升激光器10整体的稳定性，本实用新型实施例对此不进行具体的限定。

继续参考图2所示，相移光栅包括反射相移光栅320；第一波分复用器200的第一输出端200B和反射相移光栅的第一端320A连接；反射相移光栅的第二端320B和第一光隔离器组410的输入端410A连接；第二光隔离器组420的输出端420B与放大单元500的输入端500A连接。

其中，相移光栅300包括反射相移光栅320，即第一波分复用器200和反射相移光栅320可以保证将泵浦光激励后的激光反向输出，即激光沿第一波分复用器200的第二输出端200C传输至第二光隔离器组420，并且基于相移光栅300为反射相移光栅320，将放大单元500设置于与第二光隔离器组410连接处，保证对激光器10输出的激光的功率进行放大。

进一步的，在相移光栅300包括反射相移光栅320时，第二光隔离器组420可以保证对泵浦光激励增益介质后所产生的激光进行隔离，提升激光器10中激光传输的频率具有稳定性，同时也避免放大单元500放大后的激光对第一波分复用器200和透射相移光栅310产生影响。

图7是本实用新型实施例提供的另一种激光器的结构示意图，图8是本实用新型实施例提供的另一种激光器的结构示意图，参考图7和图8所示，第二光隔离器组420包括至少两个第一光隔离器411或至少一个双极光隔离器412，第一光隔离器组410包括至少一个第一光隔离器411。

其中，参考图7所示，第二光隔离器组420包括至少两个第一光隔离器411，通过设置两个第一光隔离器411可以保证泵浦光激励增益介质后所产生的激光起到更好隔离效果，提升激光器10中激光传输的频率具有稳定性。并且放大单元500与第二光隔离器组420连接，通过设置两个第一光隔离器411，可以更好的避免放大单元500放大后的激光对第一波分复用器200和透射相移光栅310产生影响。若第二光隔离器组420仅仅设置一个第一光隔离器411时，一个第一光隔离器411不能完全将放大后的激光进行阻挡，即存在残留的放大激光进入相移光栅300内部，影响相移光栅300处激光的输出效果。

进一步的，第一光隔离器组410包括至少一个第一光隔离器411，通过设置第一光隔离器组410可以防止激光在相移光栅300处反向输出，同样提升激光器10的稳定性。

继续参考图1至图4、图7和图8所示，相移光栅300包括掺稀土离子光纤，相移光栅300设置于掺稀土离子光纤内。

具体的，相移光栅300包括掺稀土离子光纤，即相移光栅300设置于掺稀土离子光纤内，掺稀土离子光纤可以作为相移光栅300内的增益介质，可以提升相移光栅300作为谐振腔对泵浦光的激励效果，保证整个激光器10的单频性能。进一步的，掺稀土离子光纤可以包括掺铒光纤、铒镱共掺光纤或掺镱光纤等，本实用新型实施例对此不进行具体的限定，同时本实用新型实施例对稀土离子的掺杂浓度也不进行具体的限定。

继续参考图1至图4、图7和图8所示，放大单元300包括半导体光放大器或光纤放大器。

其中，放大单元300包括半导体放大器，即产生的激光通过半导体放大器可以提高激光的功率，利用能级间跃迁的受激现象进行光放大，获得光增益，便于激光传播，提高激光传播的稳定性和准确性，降低光的衰减。进一步的，放大单元300还可以包括光纤放大器，放大单元300位于激光传输的路径上，用于将激光的功率进行放大，光纤放大器相比于半导体放大器，不需要经过光电转换、电光转换和信号再生等复杂过程，可直接对信号进行全光放大。本实用新型实施例对放大单元300的设置不进行具体的限定。

进一步的，光纤放大器包括第二泵浦源、第二波分复用器和掺稀土离子光纤。

其中，在光纤放大器300中，第二泵浦源、第二波分复用器和掺稀土离子光纤之间相连接，第二泵浦源产生泵浦激光，通过第二波分复用器将泵浦激光进行合束并传输至掺稀土离子光纤进行增益即对通过泵浦激光进行激发，从而使传输的激光功率进行增加。示例性的，掺稀土离子光纤可以包括掺铒光纤、铒镱共掺光纤或掺镱光纤等，本实用新型实施例对此不进行具体的限定。

进一步的，掺稀土离子光纤为光纤放大器中的增益光纤，在掺稀土离子光纤中有较多上能级离子数没有发生受激辐射，转而发生自发辐射光。而这种自发辐射光是双向的，这些光线若只经过一个光隔离器会有残留的自发辐射光进入相移光栅和第一波分复用器的谐振腔内部，对其稳定性进行破坏。即在于放大单元相连接的光隔离器组中设置至少两个第一光隔离器或者一个双极光隔离器，保证激光器的稳定性。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种激光器，其特征在于，包括：第一泵浦源、第一波分复用器、相移光栅、光隔离器组和至少一级放大单元；

所述泵浦源的泵浦光输出端和所述第一波分复用器的泵浦输入端连接，所述第一波分复用器的第一输出端和所述相移光栅的第一端连接；

所述光隔离器组包括第一光隔离器组和第二光隔离器组，所述第一光隔离器组的输入端与所述相移光栅的第二端连接，所述第二光隔离器组的输入端与所述第一波分复用器的第二输出端连接；

所述放大单元的输入端与所述第一光隔离器组的输出端连接，或者所述放大单元的输入端与所述第二光隔离器组的输出端连接；

其中，与所述放大单元连接的光隔离器组的隔离度大于另一光隔离器组的隔离度。

2.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述相移光栅包括透射相移光栅；

所述第一波分复用器的第一输出端和所述透射相移光栅的第一端连接；所述透射相移光栅的第二端和所述第一光隔离器组的输入端连接；

所述第一光隔离器组的输出端与所述放大单元的输入端连接。

3.根据权利要求2所述的激光器，其特征在于，所述第一光隔离器组包括至少两个第一光隔离器或至少一个双极光隔离器，所述第二光隔离器组包括至少一个第一光隔离器。

4.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述相移光栅包括反射相移光栅；

所述第一波分复用器的第一输出端和所述反射相移光栅的第一端连接；所述反射相移光栅的第二端和所述第一光隔离器组的输入端连接；

所述第二光隔离器组的输出端与所述放大单元的输入端连接。

5.根据权利要求4所述的激光器，其特征在于，所述第二光隔离器组包括至少两个第一光隔离器或至少一个双极光隔离器，所述第一光隔离器组包括至少一个第一光隔离器。

6.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述相移光栅包括掺稀土离子光纤，所述相移光栅设置于所述掺稀土离子光纤内。

7.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述放大单元包括半导体光放大器或光纤放大器。

8.根据权利要求7所述的激光器，其特征在于，所述光纤放大器包括第二泵浦源、第二波分复用器和掺稀土离子光纤。

9.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述第一泵浦源包括至少一个976nm单模泵浦激光器。

10.根据权利要求9所述的激光器，其特征在于，所述第一泵浦源包括多个976nm单模泵浦激光器，所述第一波分复用器包括多个泵浦输入端；每个所述976nm单模泵浦激光器的输出端与所述第一波分复用器的一个泵浦输入端连接。

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