一种1907nm单模保偏全光纤激光器制造技术

一种1907nm单模保偏全光纤激光器，属于光学领域，本发明专利技术为解决现有保偏单模掺铥光纤激光器输出功率低的问题。它包括：光纤振荡器和光纤放大器；高反射率光纤布拉格光栅依次连接第一前向泵浦光合束器、第一低掺杂单模掺铥增益光纤和低反射率光纤布拉格光栅，第一泵浦光源连接第一前向泵浦光合束器泵浦光纤；低反射率光纤布拉格光栅输出端连接第一包层泵浦光剥离器输入端；第一包层泵浦光剥离器依次连接光隔离器、模场适配器、第二前向泵浦光合束器、第二低掺杂单模掺铥增益光纤和第二包层泵浦光剥离器，第二泵浦光源连接第二前向泵浦光合束器泵浦光纤；光隔离器尾纤慢轴上输出线偏振光；所有器件均为保偏器件。本发明专利技术用于光纤激光器。光器。光器。

【技术实现步骤摘要】
一种1907nm单模保偏全光纤激光器


[0001]本专利技术涉及一种1907nm单模保偏全光纤激光器，属于光学领域。

技术介绍

[0002]光纤激光器是继传统气体激光器和固体激光器后的第三代新型激光器，具有结构紧凑、功率稳定、寿命长、免维护、热管理出色和光束质量佳等优点。光纤激光器的应用范围非常广泛，包括激光光纤通讯、激光空间远距通讯、工业造船、汽车制造、激光雕刻激光打标激光切割、印刷制辊、金属非金属钻孔/切割/焊接(铜焊、淬水、包层以及深度焊接)、军事国防安全、医疗器械仪器设备、大型基础建设，作为其他激光器的泵浦源等等，其中较为特别的单模保偏光纤激光器主要可应用于通信和激光测量。
[0003]工作于1.9μm人眼安全特殊波段的高功率掺铥连续光纤激光器，增益带宽覆盖1.7～2.1μm，通常可利用输出波长为1550nm的铒镱共掺光纤激光器，纤芯泵浦掺铥光纤来获得1.7～1.9μm的激光，但是采用成熟的790nm激光二极管包层泵浦铥光纤时的理论量子效率高，相比铒镱共掺光纤激光器作为泵浦源具有更高的电光效率，在输出功率方面也更加有优势，因此一直都是高功率激光
的重要方向之一。目前，随机偏振的多模掺铥光纤放大器已经可以实现千瓦量级的功率输出，随机偏振的单模掺铥光纤激光器的功率水平也已经推进到300W量级，可以满足特种材料加工、临床手术、中远距激光雷达、掺钬固体激光器及中红外谱产生等很多领域的要求。
[0004]但是，现有掺铥保偏单模光纤激光器存在输出功率低的问题。
[0005]掺铥光纤激光器的输出波长小于1950nm时，由于掺铥光纤的吸收谱与发射谱重叠，这些波长存在重吸收损耗，降低了激光器的输出效率。相比之下，大于1950nm的激光波长可以获得更大的增益，导致掺铥激光器在短波长运转时容易产生放大的自发辐射和寄生振荡，无法获得高功率输出。同时，目前存在的大模场增益光纤，均为少模光纤，高阶模式可以在纤芯中存在并获得增益实现放大，但是在高功率强非线性工作状态，由于该类光纤的模场直径纤芯直径比(MFD/D)值小于1，纤芯横截面上的信号光场面积小于纤芯面积，激光能量密度大，多个模式间非线性相位差与功率相关联，自相位调制和交叉相位调制使得多个模式相干叠加，会导致输出光斑分布不再是高斯线型，甚至激发模式不稳定现象，输出激光的指向和光束质量随机性演化，限制功率进一步提升。

技术实现思路

[0006]本专利技术目的是为了解决现有保偏单模掺铥光纤激光器输出功率低的问题，提供了一种1907nm单模保偏全光纤激光器。
[0007]本专利技术提出的一种1907nm单模保偏全光纤激光器，它包括：光纤振荡器和光纤放大器；
[0008]所述光纤振荡器包括高反射率光纤布拉格光栅、第一前向泵浦光合束器、第一泵浦光源、第一低掺杂单模掺铥增益光纤和低反射率光纤布拉格光栅；
[0009]所述光纤放大器包括第一包层泵浦光剥离器、第二包层泵浦光剥离器、光隔离器、模场适配器、第二前向泵浦光合束器、第二低掺杂单模掺铥增益光纤和第二泵浦光源；
[0010]高反射率光纤布拉格光栅的输出端连接第一前向泵浦光合束器的输入端，第一泵浦光源连接第一前向泵浦光合束器的泵浦光纤，第一前向泵浦光合束器的输出端连接第一低掺杂单模掺铥增益光纤的一端，第一低掺杂单模掺铥增益光纤的另一端连接低反射率光纤布拉格光栅的输入端；
[0011]低反射率光纤布拉格光栅的输出端连接第一包层泵浦光剥离器的输入端；
[0012]第一包层泵浦光剥离器的输出端连接光隔离器，光隔离器的输出尾纤连接模场适配器，模场适配器的输出端连接第二前向泵浦光合束器，第二泵浦光源连接第二前向泵浦光合束器的泵浦光纤，第二前向泵浦光合束器的信号光输出尾纤连接第二低掺杂单模掺铥增益光纤的一端，第二低掺杂单模掺铥增益光纤的另一端连接第二包层泵浦光剥离器的输出端；光隔离器尾纤的慢轴上输出线偏振光；
[0013]所有器件均为保偏器件。
[0014]优选的，所述高反射率光纤布拉格光栅、低反射率光纤布拉格光栅、第一低掺杂单模掺铥增益光纤和第二低掺杂单模掺铥增益光纤分别固定在散热底座上。
[0015]优选的，所述高反射率光纤布拉格光栅和低反射率光纤布拉格光栅分别固定设置在不同的冷却平台上，冷却平台均采用半导体制冷器进行制冷，温控范围为
‑
5～40℃。
[0016]优选的，所述第一低掺杂单模掺铥增益光纤的另一端与低反射率光纤布拉格光栅的输入端进行正交熔接；
[0017]低反射率光纤布拉格光栅的输出端与第一包层泵浦光剥离器的输入端进行正交熔接；
[0018]其他器件之间进行水平熔接。
[0019]优选的，所述高反射率光纤布拉格光栅的快轴布拉格波长为1907nm
±
0.2nm，反射率>99.5％，透过带宽为0.5nm
±
0.1nm，可承受泵浦功率高于200W；
[0020]所述低反射率光纤布拉格光栅的慢轴布拉格波长为1907nm
±
0.2nm，反射率＝10
±
2％，反射带宽为0.3nm
±
0.1nm，可承受的最高信号光功率为50W；
[0021]光谱边模抑制比＞20dB，快轴和慢轴的布拉格波长失配<0.1nm。
[0022]优选的，所述第一前向泵浦光合束器为(6+1)
×
1合束器，泵浦效率>95％，信号光传输损耗<0.7dB，合束器信号纤的纤芯直径和包层直径为10/130μm，泵浦纤为105/125μm；
[0023]所述第二前向泵浦光合束器为(6+1)
×
1合束器，泵浦效率>95％，信号光传输损耗<2dB，偏振消光比>18dB，单臂承受功率>150W，信号纤为15/250μm，泵浦纤为200/220μm。
[0024]优选的，所述第一低掺杂单模掺铥增益光纤的纤芯/包层为10/130μm，纤芯和包层的数值孔径分别为0.14和0.46，包层对793nm泵浦光的吸收系数为4.5
‑
4.7dB/m，长度为1.8m；
[0025]所述第二低掺杂单模掺铥增益光纤的纤芯/包层为15/250μm，纤芯和包层的数值孔径分别为0.11和0.46，包层对793nm泵浦光的吸收系数为2.0
‑
2.1dB/m，长度为3.0m。
[0026]优选的，所述第一包层泵浦光剥离器的纤芯/包层为10/130μm，信号光的传输损耗<0.2dB，泵浦光剥离效率>22dB，偏振消光比>20dB；
[0027]所述第二包层泵浦光剥离器的纤芯/包层为15/250μm，信号光的传输损耗<0.2dB，
泵浦光剥离效率>20dB，偏振消光比>18dB。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种1907nm单模保偏全光纤激光器，其特征在于，它包括：光纤振荡器和光纤放大器；所述光纤振荡器包括高反射率光纤布拉格光栅(1)、第一前向泵浦光合束器(3
‑
I)、第一泵浦光源(5
‑
I)、第一低掺杂单模掺铥增益光纤(4
‑
I)和低反射率光纤布拉格光栅(2)；所述光纤放大器包括第一包层泵浦光剥离器(6
‑
I)、第二包层泵浦光剥离器(6
‑
II)、光隔离器(7)、模场适配器(8)、第二前向泵浦光合束器(3
‑
II)、第二低掺杂单模掺铥增益光纤(4
‑
II)和第二泵浦光源(5
‑
II)；高反射率光纤布拉格光栅(1)的输出端连接第一前向泵浦光合束器(3
‑
I)的输入端，第一泵浦光源(5
‑
I)连接第一前向泵浦光合束器(3
‑
I)的泵浦光纤，第一前向泵浦光合束器(3
‑
I)的输出端连接第一低掺杂单模掺铥增益光纤(4
‑
I)的一端，第一低掺杂单模掺铥增益光纤(4
‑
I)的另一端连接低反射率光纤布拉格光栅(2)的输入端；低反射率光纤布拉格光栅(2)的输出端连接第一包层泵浦光剥离器(6
‑
I)的输入端；第一包层泵浦光剥离器(6
‑
I)的输出端连接光隔离器(7)，光隔离器(7)的输出尾纤连接模场适配器(8)，模场适配器(8)的输出端连接第二前向泵浦光合束器(3
‑
II)，第二泵浦光源(5
‑
II)连接第二前向泵浦光合束器(3
‑
II)的泵浦光纤，第二前向泵浦光合束器(3
‑
II)的信号光输出尾纤连接第二低掺杂单模掺铥增益光纤(4
‑
II)的一端，第二低掺杂单模掺铥增益光纤(4
‑
II)的另一端连接第二包层泵浦光剥离器(6
‑
II)的输出端；光隔离器(7)尾纤的慢轴上输出线偏振光；所有器件均为保偏器件。2.根据权利要求1所述的一种1907nm单模保偏全光纤激光器，其特征在于，所述高反射率光纤布拉格光栅(1)、低反射率光纤布拉格光栅(2)、第一低掺杂单模掺铥增益光纤(4
‑
I)和第二低掺杂单模掺铥增益光纤(4
‑
II)分别固定在散热底座上。3.根据权利要求1所述的一种1907nm单模保偏全光纤激光器，其特征在于，所述高反射率光纤布拉格光栅(1)和低反射率光纤布拉格光栅(2)分别固定设置在不同的冷却平台上，冷却平台均采用半导体制冷器进行制冷，温控范围为
‑
5～40℃。4.根据权利要求1所述的一种1907nm单模保偏全光纤激光器，其特征在于，所述第一低掺杂单模掺铥增益光纤(4
‑
I)的另一端与低反射率光纤布拉格光栅(2)的输入端进行正交熔接；低反射率光纤布拉格光栅(2)的输出端与第一包层泵浦光剥离器(6
‑
I)的输入端进行正...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚宝权，唐锦文，杨超，华笑笑，戴通宇，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：