一种用于光纤激光器的机械调Q系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于光纤激光器的机械调Q系统，其特征在于包括带尾纤的泵浦半导体激光器，它的输出尾纤连接于光纤合束器的泵浦输入端口，光纤合束器的输出光纤端口连接高反光纤布拉格光栅，光栅的另一端与掺镱双包层光纤焊接在一起，掺镱双包层光纤的另一端与写制于保偏光纤上的低反光纤布拉格光栅相焊接，掺镱双包层光纤与低反光纤布拉格光栅间有调制激光器脉冲输出的机械调Q系统，机械调Q系统中的压电元件由驱动电路控制，调制信号驱动电路用来驱动压电元件周期性按压腔内光纤以调制腔内光的偏振方向，低反光纤布拉格光栅另一端为光纤激光器的输出端，具有高调制频率；调制距离可精密控制；调制特性可用机械设计改变；良好的可靠性等优点。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种用于光纤激光器的机械调Q系统，其特征在于包括带尾纤的泵浦半导体激光器，它的输出尾纤连接于光纤合束器的泵浦输入端口，光纤合束器的输出光纤端口连接高反光纤布拉格光栅，光栅的另一端与掺镱双包层光纤焊接在一起，掺镱双包层光纤的另一端与写制于保偏光纤上的低反光纤布拉格光栅相焊接，掺镱双包层光纤与低反光纤布拉格光栅间有调制激光器脉冲输出的机械调Q系统，机械调Q系统中的压电元件由驱动电路控制，调制信号驱动电路用来驱动压电元件周期性按压腔内光纤以调制腔内光的偏振方向，低反光纤布拉格光栅另一端为光纤激光器的输出端，具有高调制频率；调制距离可精密控制；调制特性可用机械设计改变；良好的可靠性等优点。【专利说明】一种用于光纤激光器的机械调Q系统
本专利技术涉及一种脉冲输出光纤激光器，尤其是一种单频脉冲型掺镱全光纤激光器系统的机械调Q系统，属于光纤及激光
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技术介绍
光纤激光器是以掺杂稀土元素的光纤为增益介质的激光器，通过掺杂不同的稀土元素，如饵(Er)，镒(Yb)，铥(Tm)，钬(Ho)，钕(Nd)等，光纤激光器的工作波段覆盖了从紫外到中红外。与其他激光器相比，光纤激光器具有激光工作阈值低，能量转化率高、输出光束质量好、结构紧凑稳定、无需光路调整、散热性能好、寿命长和无需维护等鲜明特点，因此得到快速发展以及广泛地应用。 相比于连续型光纤激光器，脉冲型的光纤激光器能提供相对高的峰值功率和脉冲能量，更有利于在很多领域的应用，比如深度打标，非线性光学等。因此研制一种高功率脉冲型全光纤激光器并将其产业化具有重要的经济效益及社会效益。 以往的机械调Q系统存在如下问题:1.调制效果随频率变化；2.调制频率范围低；3.调制效果随时间变化；4.每一设计调制效果不易预测；5.调制效果不易重复。
技术实现思路
本专利技术克服了以上现有技术的不足，提供一种了结构稳定，运行可靠，调制性能优良的用于光纤激光器的机械调Q系统。 一种用于光纤激光器的机械调Q系统，包括连续光纤激光器1和调Q系统2两部分，其特征在于连续光纤激光器1包括:带尾纤的泵浦半导体激光器3，它的输出尾纤连接于光纤合束器4的泵浦输入端口，光纤合束器4的输出光纤端口连接高反光纤布拉格光栅5，光栅5的另一端与掺镱双包层光纤6焊接在一起，掺镱双包层光纤6的另一端与写制于保偏光纤上的低反光纤布拉格光栅7相焊接，掺镱双包层光纤6与低反光纤布拉格光栅7间有调制激光器脉冲输出的机械调Q系统8，机械调Q系统8中的压电元件由驱动电路9控制，调制信号驱动电路9用来驱动压电元件周期性按压腔内光纤以调制腔内光的偏振方向，低反光纤布拉格光栅7另一端为光纤激光器的输出端。 本专利技术采用机械结构与压电陶瓷的结合方式，对压电陶瓷实现预压，大大提高了调Q的频率上限。 本专利技术针对需要实现对压电元件的预压不同的设计，大大提高了调Q系统的设计灵活性。可以实现以往不可能的设计，机械设计减少了系统的机械复杂性，大大提高了不同频率下的调Q效果的恒定性，使其具有尚调制频率；调制距尚可精密控制；调制特性可用机械设计改变；良好的可靠性等优点。 【专利附图】【附图说明】 图1是本专利技术的一种示意图。 图2是本专利技术机械调Q的一种结构示意截面图。 图3是图2的A处放大图。 图4是解释本专利技术原理的弹簧-质量系统示意图。 图5是弹簧-质量系统的特性曲线示意图。 图6是一种机械调Q设计位移-频率特性曲线示意图。 图7是本专利技术输出的激光脉冲示意图。 图中标记:连续光纤激光器1，调Q系统2，带尾纤半导体泵浦激光器3，光纤合束器(combiner or WDM) 4，高反射率光纤布拉格光栅5，掺镱双包层光纤6，调Q系统7、压电元件调制信号驱动电路8，低反射率光纤布拉格光栅9，压头101，垫片102，压电元件103，拉伸杆104，球面垫圈105，调节垫圈106，压板107，螺钉108，机座109，激光器光纤202，基板201。 【具体实施方式】 下面结合附图圣本专利技术作进一步描述。 一种用于光纤激光器的机械调Q系统，包括连续光纤激光器I和调Q系统2两部分，其特征在于连续光纤激光器I包括:带尾纤的泵浦半导体激光器3，它的输出尾纤连接于光纤合束器4的泵浦输入端口，光纤合束器4的输出光纤端口连接高反光纤布拉格光栅5，光栅5的另一端与掺镱双包层光纤6焊接在一起，掺镱双包层光纤6的另一端与写制于保偏光纤上的低反光纤布拉格光栅7相焊接，掺镱双包层光纤6与低反光纤布拉格光栅7间有调制激光器脉冲输出的机械调Q系统8，机械调Q系统8中的压电元件由驱动电路9控制，调制信号驱动电路9用来驱动压电元件周期性按压腔内光纤以调制腔内光的偏振方向，低反光纤布拉格光栅7另一端为光纤激光器的输出端。 如图2所示，一种由多个构件组装而成的机械调Q系统。零件包括:压头101，垫片102，压电元件103，拉伸杆104，球面垫圈105，调节垫圈106，压板107，螺钉108和机座109。其中压头101，拉伸杆104和机座109为同一机械零件的不同部分。调Q过程中压电元件103受电流驱动在纵向改变长度，从而造成压头101上下运动。以上所述系统对应图1中的7。 激光器光纤202，(对应图(I)中的6)被固定在基板201上的U形槽中。前述调Q系统与连续光纤激光器的基板201结合时，设计要求上述压头101位于距离激光器光纤202上方接近的位置。在压电元件103受驱动电流作用伸缩时，上述压头101上下运动。激光器光纤202因在压头101的冲程范围内受到挤压，从而达到激光器调Q的效果。 具体设计原理如下:为实现高频稳定调制，本专利技术将以往复杂的机械系统变为简单的弹簧-质量系统，见图4。其中质量301对应压头101。它的质量为m。弹簧302对应拉伸杆104。总共四根拉伸杆，弹性系数为k。压电元件103的效果被简化为按正玄方程变化的力303。304为简单弹簧-质量系统的固定点，对应基座109。 图5显示的是带衰减的弹簧-质量系统(图4)的特征曲线。可以看到在频率较低的区域305，位移不随频率改变。然后位移随频率升高增加，当频率为共振频率306时，位移达到最高点。然后随频率降低。本专利技术的频率调制范围是在相对不变的低频区域305。为了增加可应用的频率上限，设计的目标是提高共振频率。共振频率Fn的计算公式为: Fn=l/2 π sqrt (k/m)，其中k为弹簧的弹性系数，m为质量。 由此可见在设计中要提高共振频率需要增加弹性系数k，减少质量m。 图6显示的是本专利技术的一种实现的调制特性曲线。可以看到在低频范围位移不随频率变化。可用调制频率范围为0~50000Hz。共振频率为大约700000Hz。如上所述，本专利技术可以通过改变机械设计调节共振频率和调制范围。 图7显示的是本专利技术输出的激光脉冲示意。 本专利技术的优点在于它应用于单频全光纤化的脉冲激光系统，具有优良的调制特性，稳定可靠，维护简单。【权利要求】1.一种用于光纤激光器的机械调Q系统，包括连续光纤激光器和调Q系统两部分，其特征在于连续光纤激光器包括:带尾纤的泵浦半导体激光器，它的输出尾纤连接于光纤合束器的泵浦输入端口，光纤合束器的输出光纤端口连接高反本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于光纤激光器的机械调Q系统，包括连续光纤激光器和调Q系统两部分，其特征在于连续光纤激光器包括：带尾纤的泵浦半导体激光器，它的输出尾纤连接于光纤合束器的泵浦输入端口，光纤合束器的输出光纤端口连接高反光纤布拉格光栅，光栅的另一端与掺镱双包层光纤焊接在一起，掺镱双包层光纤的另一端与写制于保偏光纤上的低反光纤布拉格光栅相焊接，掺镱双包层光纤与低反光纤布拉格光栅间有调制激光器脉冲输出的机械调Q系统，机械调Q系统中的压电元件由驱动电路控制，调制信号驱动电路用来驱动压电元件周期性按压腔内光纤以调制腔内光的偏振方向，低反光纤布拉格光栅另一端为光纤激光器的输出端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：汪左澜，史伟，
申请(专利权)人：山东海富光子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37