高功率可调谐脉冲光纤激光器制造技术

本实用新型专利技术适用于激光器技术领域，提供了一种高功率可调谐脉冲光纤激光器以及由其泵浦的超连续谱光源。该高功率可调谐脉冲光纤激光器在光路方向上依次包括：基于光纤非线性效应的可调谐被动锁模光纤激光器、宽带光纤耦合器、功率预放大级、功率主放大级。该高功率可调谐脉冲光纤激光器输出端与零色散波长位于其泵浦激光增益区的光子晶体光纤或高非线性光纤等超连续谱产生光纤相联接，可实现泵浦激光与超连续谱产生光纤零色散波长的精确匹配，进而获得宽带高平坦的超连续谱光源。该装置具有结构简单、泵浦激光波长调谐方便、成本低和全光纤化的特点，可应用于生物医学、遥感探测、环境监测、多通道光纤通信及光谱学等领域中。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于激光器
，尤其涉及一种基于光纤非线性被动锁模种子源的高功率可调谐脉冲光纤激光器、以及基于该高功率可调谐脉冲光纤激光器泵浦的超连续谱光源。
技术介绍
超宽带光源在生活的各个方面都有着广泛的需求。作为常规宽带光源的白炽灯和荧光灯的光谱范围比较宽，但是发光亮度较低，并且不是相干光，光束质量也较差；激光虽然具有很好的空间相干性和很高的亮度，且具有良好的单模光束质量，但激光通常是单色的。而基于激光泵浦的超连续谱光源可以很好地解决这一矛盾。超连续谱(SC)是指一束高强度的激光脉冲通过非线性介质后，产生的远大于其入射光谱的宽带光谱。由于具有好的空间相干性、高亮度、超宽带特性，超连续谱光源可以同时拥有白炽灯一样的谱宽和激光器一样的高亮度，它相当于一个超宽带激光器，在生物医学、激光光谱学、环境监测、遥感探测等领域具有重要的应用前景。宽带、高平坦光谱输出是超连续谱研究追求的核心目标。当前产生超连续谱的主流技术是利用高功率光纤激光器泵浦光子晶体光纤或非线性光纤来实现的。宽带平坦超连续谱的产生对于泵浦波长和光纤零色散波长的相对位置有着非常苛刻的要求：泵浦激光波长要位于光纤反常色散区并且尽量接近光纤零色散波长，以利于泵浦演化的超短脉冲扩展到正常色散区，二者之间10nm以上的偏差就会导致超连续谱光谱质量明显下降。然而，由于光纤拉制工艺上的限制，实际拉制出来的光纤零色散波长与所设计的光纤零色散波长存在一定偏差，而且当前用于超连续谱产生的光纤激光器通常具有固定的激光波长，因而对超连续谱短波扩展及平坦度的提高产生了诸多限制。
技术实现思路
本技术所要解决的第一个技术问题在于提供一种高功率可调谐脉冲光纤激光器，该激光器具有结构简单，可调谐，高功率，全光纤化的特点。本技术是这样实现的，一种高功率可调谐脉冲光纤激光器，其特征在于，在光路方向上依次包括：基于光纤非线性效应的可调谐被动锁模光纤激光器、宽带光纤耦合器、功率预放大级、功率主放大级；其中，所述基于光纤非线性效应的可调谐被动锁模光纤激光器输出的激光脉冲的波长可调谐。进一步地，在所述基于光纤非线性效应的可调谐被动锁模光纤激光器与所述宽带光纤耦合器之间，还设置有：第一宽带光纤隔离器，用于保证可调谐脉冲激光的单向传输，避免其后续光路中反馈的激光对其前级光路造成损伤。进一步地，所述宽带光纤耦合器为2×2宽带光纤耦合器，其中一个高耦合比输入臂连接所述第一宽带光纤隔离器的输出端，低耦合比输入臂用于监测后级系统中的反馈激光，高耦合比输出臂连接功率预放大级的种子输入端，低耦合比输出臂用于监测输出激光的波长及时域特性。进一步地，在所述功率预放大级与所述功率主放大级之间，还设置有：第二宽带光纤隔离器，用于保证可调谐脉冲激光的单向传输，避免其后续光路中反馈的激光对其前级光路造成损伤。进一步地，所述功率预放大级包括多个级联的光纤放大器。进一步地，所述功率主放大级包括：泵浦源；增益介质；光纤合束器，其种子臂连接所述预放大级输出端，接收所述预放大级输出的激光脉冲，其泵浦臂连接所述泵浦源，其输出端连接所述增益介质；所述泵浦源通过其泵浦臂合束泵浦后级增益介质。进一步地，所述泵浦源包括多个光纤输出半导体激光器。进一步地，所述增益介质为有源掺杂双包层光纤。本技术所要解决的第二个技术问题在于提供一种基于如上所述的高功率可调谐脉冲光纤激光器泵浦的超连续谱光源，包括：如上所述的高功率可调谐脉冲光纤激光器；与所述高功率可调谐脉冲光纤激光器熔接的超连续谱产生光纤，其零色散波长位于高功率可调谐脉冲光纤激光器增益区内，用于将高功率脉冲激光在其中演化为宽带高平坦超连续谱。进一步地，所述超连续谱产生光纤的输出端连接有用于防止输出端面激光反射的光纤端帽。本技术所提供的高功率可调谐脉冲光纤激光器，基于光纤非线性被动锁模种子源、功率预放大级、功率主放大级实现，可作为产生超连续谱的泵浦源。利用掺镱、掺铥、掺铒或铒镱共掺等有源掺杂光纤激光器种子源和放大器，可以实现1μm、2μm及1.5μm等波段的高功率可调谐脉冲光纤激光器，进而泵浦色散匹配的高非线性光纤或光子晶体光纤，实现宽带高平坦的超连续谱输出，其结构简单，波长调谐方便，成本低，而且具有全光纤化的特点。附图说明图1是本技术提供的基于该高功率可调谐脉冲光纤激光器泵浦的超连续谱光源的光学结构图；图2是本技术提供的基于非线性偏振旋转效应的被动锁模光纤激光器结构图；图3是本技术提供的基于非线性放大环形镜的被动锁模光纤激光器结构图；图4是本技术提供的基于非线性光学环形镜的被动锁模光纤激光器结构图。具体实施方式为了使本技术的目的、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用以解释本技术，并不用于限定本技术。由于通过光纤多次拉制获得所需零色散波长的成本较高，为此本技术从泵浦激光方面着手，提出基于光纤非线性被动锁模光纤激光器种子源的波长可调谐脉冲光纤激光器作为产生超连续谱的泵浦源，实现泵浦激光与光纤零色散波长的精确匹配，进而获得宽带高平坦的超连续谱光源。本技术所采用的基于光纤非线性效应的可调谐被动锁模光纤激光器结构紧凑、成本低、稳定性好，其产生的超短脉冲激光在材料表面处理、通信遥感、生物医学、超连续谱产生等众多领域有着广阔的应用前景。基于光纤非线性效应的可调谐被动锁模光纤激光器主要采用环形腔和“8”字形腔两种结构，即：基于非线性偏振旋转(NPR)效应的环形腔、基于非线性放大环形镜(NALM)或非线性光学环形镜(NOLM)的“8”字形腔。基于这两种结构的锁模光纤激光器不仅可获得高能量的超短脉冲激光输出，而且输出的激光脉冲还具有波长可调谐特性。但是，考虑到基于以上两种结构的可调谐脉冲光纤激光器输出功率比较低，仅为毫瓦量级，为使其应用不受限制，本技术又提出将基于光纤非线性效应的可调谐被动锁模光纤激光器的波长可调谐特性与主振荡功率放大(MOPA)的种子依赖特性相结合，实现一种基于光纤非线性被动锁模种子源的高功率可调谐脉冲光纤激光器，进而以此波长可调谐脉冲光纤激光器泵浦光子晶体光纤或高非线性光纤，实现宽带高平坦的超连续谱光源。其中，主振荡功率放大(MOPA)的输出激光特性取决于所注入的种子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高功率可调谐脉冲光纤激光器，其特征在于，在光路方向上依次包括：基于光纤非线性效应的可调谐被动锁模光纤激光器、宽带光纤耦合器、功率预放大级、功率主放大级；其中，所述基于光纤非线性效应的可调谐被动锁模光纤激光器输出的激光脉冲的波长可调谐。

【技术特征摘要】
1.一种高功率可调谐脉冲光纤激光器，其特征在于，在光路方向上依次包
括：基于光纤非线性效应的可调谐被动锁模光纤激光器、宽带光纤耦合器、功
率预放大级、功率主放大级；其中，所述基于光纤非线性效应的可调谐被动锁
模光纤激光器输出的激光脉冲的波长可调谐。
2.如权利要求1所述的高功率可调谐脉冲光纤激光器，其特征在于，在所
述基于光纤非线性效应的可调谐被动锁模光纤激光器与所述宽带光纤耦合器之
间，还设置有：
第一宽带光纤隔离器，用于保证可调谐脉冲激光的单向传输，避免其后续
光路中反馈的激光对其前级光路造成损伤。
3.如权利要求2所述的高功率可调谐脉冲光纤激光器，其特征在于，所述
宽带光纤耦合器为2×2宽带光纤耦合器，其中一个高耦合比输入臂连接所述第
一宽带光纤隔离器的输出端，低耦合比输入臂用于监测后级系统中的反馈激光，
高耦合比输出臂连接功率预放大级的种子输入端，低耦合比输出臂用于监测输
出激光的波长及时域特性。
4.如权利要求1所述的高功率可调谐脉冲光纤激光器，其特征在于，在所
述功率预放大级与所述功率主放大级之间，还设置有：
第二宽带光纤隔离器，用于保证可调谐脉冲激光的单向传输，避免其后续
光路中反馈的激光对其前级光路造成损伤。
5.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭春雨，林怀钦，阮双琛，刘伟琪，余军，温如华，华萍，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：新型
国别省市：广东;44