一种用于高功率MOPA脉冲激光器的稳定种子源制造技术

本发明专利技术涉及光纤光栅和光纤激光器技术领域，具体公开一种用于高功率主振荡功率放大(Master Oscillator Power-Amplifier，MOPA)脉冲激光器的稳定种子源，包括沿光传输方向依次布置的F-P半导体激光器、光纤光栅、用于制作光纤光栅的光纤、退偏振器。本发明专利技术的稳定种子源是一种结构简单，中心波长稳定、峰值波长稳定、线宽稳定、低成本、性能好，能经过放大做光纤激光器的信号光源，且光纤后接简单便宜退偏振器，经过退偏振器后得到的激光偏振度为≥10DB，接近非偏振光，经过放大后通过振镜后进行激光加工，达到精美的加工精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光纤光栅和光纤激光器领域
，特别涉及一种用于高功率MOPA脉冲激光器的稳定种子源。
技术介绍
随着激光器的研究不断深入，高功率、高峰值功率、高单脉冲能量、高光束质量的短脉冲光纤激光器广泛在微机械加工、打标等领域具有诱人的应用前景，成为当今人们的研究热点之一。传统单个调Q或者锁模脉冲光纤激光器的单脉冲能量往往有限，限制其应用领域。主振荡功率放大(MasterOscillatorPower-Amplifier，MOPA)技术可以进一步提高脉冲能量，该结构在光纤中获得的高能量脉冲激光与种子信号光源的激光光谱波长、脉冲重复频率等相同，且时域脉冲的开关和宽度也几乎保持与信号光相同。因而采用MOPA技术是一种实现高平均输出功率、高单脉冲能量、高峰值功率及高光束质量的光纤激光器的理想选择。作为MOPA脉冲光纤激光器的种子可以是调Q激光源或直接调制半导体激光器。直接调制半导体激光器在一定范围内可以实现任意脉冲宽度及频率的波形的输出，该信号输出后经过多级放大后最终可以实现高平均输出功率。然而，为实现稳定的MOPA的系统，要求信号源的信号兼顾低成本、稳定的线宽和稳定的10dB以下光谱带宽的中心波长或峰值波长、非偏振光，从而减少信号在被放大时产生的非线性效应(如受激拉曼散射(StimulatedRamanScattering,SRS)，受激布里渊散射(StimulatedBrillouinScattering,SBS),自相位调制(SelfPhaseModulation,SPM)以及在传输过程中的更高阶非线性效应等)对激光器造成的损坏，保证了MOPA脉冲光纤激光器的稳定性。现有的F-P半导体激光器的尾纤输出的激光的光谱和线宽较宽，不容易控制。同时由于半导体激光器所处的环境的温度的不同以及控制电流的不同等，导致激光的10dB以下光谱带宽的中心波长或峰值波长发生漂移，严重影响放大后的高功率光纤激光器的稳定性。如图4所示，为普通的F-P半导体激光器产生的脉冲经过放大后由于非线性现象导致其产生尖峰，这个突然产生的尖峰的峰值功率至少为正常放大的脉冲的峰值功率的3倍，会严重损坏激光器内部的相应器件。同时直接从F-P半导体激光器输出的光为偏振光，而偏振光经过放大后的激光器用于激光加工时应用的振镜，振镜对偏振光非常敏感，导致激光加工不均匀等问题，严重影响了加工精度。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术的缺陷，为MOPA高功率脉冲光纤激光器提供一种10dB以下光谱带宽的中心波长或峰值波长稳定、线宽稳定、低成本、容易实现≥10dB的非偏振光、性能好的信号光源。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术提供一种用于高功率MOPA脉冲激光器的稳定种子源，包括沿光传输方向依次布置的F-P半导体激光器、光纤光栅、用于制作光纤光栅的光纤、退偏振器。一些实施例中，所述F-P半导体激光器的信号脉宽范围为0.2ns～800ns，中心波长或峰值波长为1000nm～1100nm，线宽为0.002nm～20nm。一些实施例中，所述光纤光栅的中心波长为1000nm～1100nm，线宽为0.1nm～15nm，反射率为0.5％～20％。一些实施例中，所述用于制作光纤光栅的光纤为保偏光纤。一些实施例中，所述F-P半导体激光器与光纤光栅相连接。有两种实现方式：1.所述F-P半导体激光器的尾纤为保偏光纤，与光纤光栅相连接。2.所述F-P半导体激光器的尾纤是已带有光栅的保偏光纤，且所带有的光栅的位置和规格符合本专利要求。一些实施例中，所述F-P半导体激光器与光纤光栅之间的光纤长度为0.005m～5m。本专利技术的稳定种子源，包括沿光传输方向依次布置的F-P半导体激光器、光纤光栅、用于制作光纤光栅的光纤、退偏振器，其有益效果在于：加入本光纤光栅后：1.光纤光栅可以反射一部分信号光到F-P半导体激光器，通过反馈调节保证半导体激光器输出10dB以下的中心波长或峰值波长稳定在光纤光栅的线宽范围内。2.效果进一步包括，光纤光栅线宽为0.1nm～15nm，将激光器线宽控制在0.1nm～15nm，缩短线宽大于15nm的信号。3.效果进一步包括，通过光纤光栅的反馈调节，可以避免使F-P半导体激光器工作在少或单纵模情况，有效地抑制放大后的非线性现象产生，如(如受激拉曼散射(StimulatedRamanScattering,SRS)，受激布里渊散射(StimulatedBrillouinScattering,SBS),自相位调制(SelfPhaseModulation,SPM)以及在传输过程中的更高阶非线性效应等)。在优选方案中，效果进一步包括，F-P半导体激光器距光纤光栅的距离3为0.005m-5m，使得在脉宽范围为0.2ns-800ns范围内的脉冲都能够得到控制。在优先方案中，效果进一步包括，由于F-P半导体激光器输出的信号为完全偏振光，我们使用了保偏光纤用于制作光纤光栅，确保了在进入退偏振器前的光信号为完全保偏信号，减少了系统的损耗，同时稳定了光谱的中心波长和带宽，这样我们可以在保偏光纤后使用结构简单的、低成本的退偏振器(如光纤退偏振器等)就可以得到信号的偏振度≥10dB，接近非偏振光，经过放大后通过振镜后进行激光加工，达到精美的加工精度，同时也便于批量生产。综合来讲，本专利技术的种子源是一种结构简单、10dB以下光谱带宽的中心波长或峰值波长稳定、线宽稳定、低成本、容易实现≥10dB的非偏振光的信号源。附图说明图1是本专利技术的一种用于高功率MOPA脉冲激光器的稳定种子源的整体结构示意图。图2是本专利技术用到的传统熊猫型保偏光纤结构示意图。图3是本专利技术的一实施例中F-P半导体激光器辐射信号光4的光谱图和经过光纤光栅后稳定信号5的光谱图。图4是为普通的F-P半导体激光器产生的脉冲经过放大后由于非线性现象导致其产生尖峰图。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，以下结合附图及具体实施例，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用以解释本专利技术，而不构成对本专利技术的限制。本专利技术提供一种用于高功率MOPA脉冲激光器的稳定种子源，包括沿光传输方向依次布置的F-P半导体激光器、光纤光栅、用于制作光纤光栅的光纤、退偏振器。如图1所示，为本专利技术的一种用于高功率MOPA脉冲激光器的稳定种子源的整体结构示意图。该稳定种子源包括一F-P半导体激光器1、光纤光栅2、用于制作光纤光栅的光纤6、退偏振器7，上述部件沿光路传输方向依次布置。优选地，用于制作光纤光栅的光纤为保偏光纤。如图2所示，为本专利技术保偏光纤的结构示意图。该保偏光纤为传统熊猫型保偏光纤结构图，其中21为两个应力棒单元，22为纤芯，23为光纤的包层。应力棒单元21在保偏光纤纤芯22内引入双折射，保持F-P半导体激光器传输的偏振特性。F-P半导体激光器1为单横模FP型腔半导体激光器，如图1所示4为其发射信号光。如图3所示曲线4为发射信号光4在波形为25Khz，脉宽为200ns时光谱图：3dB光谱带宽内的中心波长或峰值波长约为1060nm，线宽约为1.22nm。为避免F-P半导体激光器的波长及线宽容易受温度和控制电流的不同等的影响，从而导致高功率光纤激光器的不稳定，在F-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于高功率MOPA脉冲激光器的稳定种子源，其特征在于，包括沿光传输方向依次布置的F‑P半导体激光器、光纤光栅、用于制作光纤光栅的光纤、退偏振器。

【技术特征摘要】
1.一种用于高功率MOPA脉冲激光器的稳定种子源，其特征在于，包括沿光传输方向依次布置的F-P半导体激光器、光纤光栅、用于制作光纤光栅的光纤、退偏振器。2.如权利要求1所述的用于高功率MOPA脉冲激光器的稳定种子源，其特征在于，所述用于制作光纤光栅的光纤为保偏光纤。3.如权利要求1所述的用于高功率MOPA脉冲激光器的稳定种子源，其特征在于，所述F-P半导体激光器的信号脉宽范围为0.2ns～800ns,中心波长或峰值波长为1000nm～1100nm，线宽为0.00...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈子聪，安德·百博，荆利青，
申请(专利权)人：深圳激扬光电有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44