基于铒镱共掺双包层光纤结构的脉冲光纤激光器制造技术

本发明专利技术适用于光纤激光器技术领域，提供了一种基于铒镱共掺双包层光纤结构的脉冲光纤激光器，包括电路模组和光路模组，所述光路模组包括单模半导体激光器、三端口环形器、第一光纤放大器、第二光纤放大器；所述第一光纤放大器和所述第二光纤放大器共用同一多模半导体激光器；所述第一光纤放大器包括依次连接的所述多模半导体激光器、多模分束器和第一合束器、第一增益光纤和窄带反射镜，信号光由所述多模半导体激光器发出，经过所述多模分束器分别接入所述预放大级和所述主功率放大级；所述第一增益光纤是铒镱共掺双包层光纤。借此，本发明专利技术解决1550nm光纤激光器输出功率低、体积大、信噪比低的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光纤激光器
，尤其涉及一种基于铒镱共掺双包层光纤结构的脉冲光纤激光器。
技术介绍
1550nm波段位于第三个低损耗通信窗口，该波段激光对云雾、烟尘有很强的穿透力，而且人眼在1550nm波段的损伤阈值比在1060nm波段的损伤阈值高出四个数量级，所以该激光波段也被称为“人眼安全”激光波段。凭借其以上特点该波段激光被广泛应用于光纤通信、激光雷达、激光测距、3D扫描、生物医学等领域。而1550nm光纤激光器由于其栗浦阈值功率低、转换效率高、结构紧凑、散热好、和现有光纤通信和光纤传感系统完全兼容等特点，成为当前激光领域的研究热点。目前常见的是掺铒1550nm脉冲光纤激光器，会利用MOPA (Master Oscillator Power-Amplif ier，主振荡功率放大)结构的光纤激光器，其中的铒离子容易出现团簇现象，最大量子转换效率低，难以实现高功率输出，而且当铒离子掺杂浓度较高时很容易产生浓度淬灭从而出现能量上转换引发自脉动等问题。掺铒1550nm脉冲光纤激光器的功率很难提高，但不是所有功率水平的1550nm激光都能满足实际应用，所以怎样提高1550nm脉冲光纤激光器的功率水平是目前其进一步推广应用的一大限制因素，此外怎样进一步缩小1550nm脉冲光纤激光器的体积来提高其集成度和提高输出激光的信噪比也是急需解决的问题。普通1550nm铒镱共掺激光器一般都是采用两级放大，第一级采用掺铒单模光纤和980nm单模半导体激光器进行一级预放大，二级主功率放大级采用铒镱共掺双包层光纤和975nm多模半导体激光器，这种结构两级放大都需要独立的电路驱动，980nm单模半导体激光器需要独立的温控，在电路方面就无法达到足够的小型化。也有1550nm信号光直接经过一级铒镱共掺放大器进行放大的方案，但这种方案的信噪比较低，输出功率也明显低于前一种混合放大方式。综上可知，现有的激光器，在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。
技术实现思路
针对上述的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种基于铒镱共掺双包层光纤结构的脉冲光纤激光器，解决了目前普通1550nm脉冲光纤激光器的输出功率低、体积大、信噪比低等问题。为了实现上述目的，本专利技术提供一种基于铒镱共掺双包层光纤结构的脉冲光纤激光器，包括电路模组和光路模组，所述光路模组包括单模半导体激光器、三端口环形器、第一光纤放大器、第二光纤放大器；所述第一光纤放大器和所述第二光纤放大器共用同一多模半导体激光器；所述第一光纤放大器包括依次连接的所述多模半导体激光器、多模分束器和第一合束器、第一增益光纤和窄带反射镜，所述信号光经所述第一增益光纤和所述多模半导体激光器经过所述多模分束器分别接入预放大级和主功率放大级；所述信号光经过所述第一增益光纤，所述窄带反射镜反射所述信号光，所述信号光返回再经过所述第一增益光纤实现预放大；所述第一增益光纤是铒镱共掺双包层光纤。根据本专利技术所述脉冲光纤激光器，所述光路模组还包括第一光在线隔离器、窄带滤波器、第二光在线隔离器和输出跳线；所述第二光纤放大器包括所述多模半导体激光器、所述多模分束器、第二合束器和第二增益光纤；所述第一增益光纤和所述多模半导体激光器进行预放大，所述第二增益光纤和所述多模半导体激光器对所述信号光进行主功率放大；所述三端口环形器控制光路传输方向，第一端口输入的所述信号光只从第二端口输出，所述第二端口输入的信号光只从第三端口输出。根据本专利技术所述脉冲光纤激光器，所述第二增益光纤是铒镱共掺双包层光纤。根据本专利技术所述脉冲光纤激光器，所述三端口环形器是1550nm三端口环形器，所述多模半导体激光器是915nm多模半导体激光器，所述窄带反射镜是1550nm窄带反射镜，所述单模半导体激光器是980nm单模半导体激光器，所述信号光是1550nm信号光。根据本专利技术所述脉冲光纤激光器，所述三端口环形器内部三个端口设置的准直器都为准直扩束的准直器。根据本专利技术所述脉冲光纤激光器，所述第二光纤放大器设置有正向栗浦或反向栗浦。根据本专利技术所述脉冲光纤激光器，所述第二光纤放大器结构中设置的是反向栗浦，所述第二增益光纤一端与所述模式匹配器连接，另一端与所述第二合束器的信号输出端连接，所述第二合束器的信号输入端与所述窄带滤波器输入端连接，所述单模半导体激光器输出信号经过所述三端口环形器进入所述第一合束器。根据本专利技术所述脉冲光纤激光器，所述单模半导体激光器脉宽为3ns，重复频率为50KHz，输出功率为9uw。根据本专利技术所述脉冲光纤激光器，所述多模分束器的分光比为20:80。根据本专利技术所述脉冲光纤激光器，所述脉冲光纤激光器是主振荡功率放大结构。本专利技术通过采用铒镱共掺双包层光纤和同一 915nm多模半导体激光器经过多模分束器一分二构成与放大级和主功率放大级，预放大级采用1550nm环形器和1550nm窄带反射镜等构成的特殊往返结构等独特设计，解决了目前普通1550nm脉冲光纤激光器的输出功率低、体积大、信噪比低等问题，实现了一种高输出功率、小体积、高信噪比的1550nm脉冲光纤激光器，极具应用价值。【附图说明】图1是本专利技术的基于铒镱共掺双包层光纤结构的脉冲光纤激光器结构示意图；图2是本专利技术的基于铒镱共掺双包层光纤结构的脉冲光纤激光器第一优选实施例结构示意图；图3是本专利技术的基于铒镱共掺双包层光纤结构的脉冲光纤激光器第一优选实施例效果示意图之一；图4是本专利技术的基于铒镱共掺双包层光纤结构的脉冲光纤激光器第一优选实施例效果示意图之二；图5是本专利技术的基于铒镱共掺双包层光纤结构的脉冲光纤激光器第二优选实施例效果示意图之一图6是本专利技术的基于铒镱共掺双包层光纤结构的脉冲光纤激光器第二优选实施例效果示意图之二。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。结合图示说明，参见图1，包括电路模组30和光路模组，所述光路模组包括单模半导体激光器3、三端口环形器4、第一光纤放大器10、第二光纤放大器20 ;所述第一光纤放大器10和所述第二光纤放大器20共用同一多模半导体激光器17 ;所述第一光纤放大器10包括依次连接的所述多模半导体激光器17、多模分束器16和第一合束器11、第一增益光纤12和窄带反射镜13，信号光经所述第一增益光纤12和所述多模半导体激光器17经过所述多模分束器16分别接入预放大级和主功率放大级；所述信号光经过所述第一增益光纤12，所述窄带反射镜13反射所述信号光，所述信号光返回再经过所述第一增益光纤12实现预放大；由于所述信号光往返两次经过所述第一增益光纤12进行预放大，所述窄带反射镜13将噪声滤除；所述第一增益光纤12是铒镱共掺双包层光纤。更好的是，所述脉冲光纤激光器100是主振荡功率放大结构。本专利技术采用独特的设计有效地缩小了激光器的体积，与现有技术不同之处是两级放大的栗浦源是同一个多模半导体激光器17，采用多模分束器16分为两束分别接入所述预放大级和所述主功率放大级。这种设计省去了一级多模半导体激光器及其驱动电路，有效缩减了电路板的尺寸和空间，光路同步缩小盘绕面积，实现了激光器的小型化，体积尺寸都小于同功率水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于铒镱共掺双包层光纤结构的脉冲光纤激光器，包括电路模组和光路模组，其特征在于，所述光路模组包括单模半导体激光器、三端口环形器、第一光纤放大器、第二光纤放大器；所述第一光纤放大器和所述第二光纤放大器共用同一多模半导体激光器；所述第一光纤放大器包括依次连接的所述多模半导体激光器、多模分束器和第一合束器、第一增益光纤和窄带反射镜，信号光由所述多模半导体激光器发出,再经过所述多模分束器分别接入预放大级和主功率放大级；所述信号光经过所述第一增益光纤，所述窄带反射镜反射所述信号光，所述信号光返回再经过所述第一增益光纤实现预放大；所述第一增益光纤是铒镱共掺双包层光纤。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡小波，汪鹏，童志鹏，
申请(专利权)人：深圳市镭神智能系统有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44