高功率长波段全光纤单频激光器结构制造技术

本发明专利技术公开了一种高功率长波段全光纤单频激光器结构。本发明专利技术中的泵浦合束器的信号端镀有二向色介质膜；半导体激光器的输出端口与泵浦端口连接；泵浦合束器的输出端口与双包层铒镱共掺光纤一端连接；双包层铒镱共掺光纤的另一端口连接第一光纤光栅的一个端口；第一光纤光栅的另外一个端口斜切成8°，使之不产生端面反射；镀有二向色介质膜的信号端与高增益磷酸盐光纤的一端焊接；高增益磷酸盐光纤的另一端与第二光纤光栅一端连接；第二光纤光栅一端的另一端与波分复用器的公共端连接。本发明专利技术利用了带间泵浦提高泵浦转换效率，采用二色向介质膜提高增益光纤长度以及高掺杂磷酸盐光纤实现高增益，具有价格低廉、结构紧凑、输出功率高等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光纤激光
，特别涉及一种基于带间泵浦的高功率长波段全光纤单频激光器的小型化结构。
技术介绍
单频光纤激光器是指谐振腔内只有一个纵模振荡的一类光纤激光器。其输出光谱线宽非常狭窄，具有相当好的相干特性，相干长度可达数百公里，使得在超高精度和超远距离探测方面有着巨大和强烈的需求。通常单频光纤激光器有线形腔结构、环形腔结构及复合腔结构。复合腔结构光纤激光器是线形腔结构的变形或线形腔和环形腔结构的组合。因此，可以说线形腔结构和环形腔结构是实现单频激光器最基本的两种结构。目前，线形腔都是使用单模纤芯泵浦方式，耦合效率低，且受限于单模半导体泵浦源无法超过1瓦的功率，无法直接实现瓦级乃至更高功率输出。而环形腔和复合腔存在腔长较长、结构复杂、容易出现跳模、稳定性较差，同样输出功率严重不足。另一方面，增益光纤具有一定的增益谱宽，长波段一般工作在增益尾部，功率转换效率低。一般长波段需要很长数米以上的增益光纤。增加光纤长度就无法满足单纵模的限制。
技术实现思路
本专利技术就是针对现有技术的不足，提出了一种基于带间泵浦的高功率长波段全光纤单频激光器的小型化线形腔结构。为了解决上述技术问题，本专利技术采用了下述的技术手段：本专利技术包括1535/1590nm二向色介质膜、泵浦合束器、高功率多模976nm半导体激光器、双包层铒镱共掺光纤、高反射率带间反射波长的第一光纤光栅、高增益磷酸盐光纤、低反射率输出激光波长的第二光纤光栅、1535/1590nm波分复用器和输出光纤隔离器。泵浦合束器的信号端镀有二向色介质膜；半导体激光器的输出端口与泵浦合束器的泵浦端口连接；泵浦合束器的输出端口与双包层铒镱共掺光纤一端连接；双包层铒镱共掺光纤的另一端口连接第一光纤光栅的一个端口；第一光纤光栅的另外一个端口斜切成8°，使之不产生端面反射，并在端面上涂上高折射率匹配液滤掉剩余的976nm泵浦光；镀有二向色介质膜的信号端与高增益磷酸盐光纤的一端焊接；高增益磷酸盐光纤的另一端与第二光纤光栅一端连接；第二光纤光栅一端的另一端与波分复用器的公共端连接，波分复用器的1535nm输出臂斜切成8°，使之不产生端面反射；波分复用器的1590nm输出臂与输出光纤隔离器连接。本专利技术主要适用于高功率长波段全光纤单频光纤激光器的获得，利用了带间泵浦提高泵浦转换效率，采用二色向介质膜提高增益光纤长度以及高掺杂磷酸盐光纤实现高增益，具有价格低廉、结构紧凑、输出功率高等优点。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。具体实施方式如图1所示，以长波段掺铒光纤为例，该方案同样适用于其他掺杂光纤的长波段应用。实现高功率长波段掺铒全光纤单频光纤激光器的装置包括一个1535/1590nm二向色介质膜1、一个泵浦合束器2、一个高功率（10瓦）多模976nm半导体激光器3、一段长度为L1（2-5米）的双包层铒镱共掺光纤4、一高反射率带间反射波长的光纤光栅（反射率为99%、半高宽为0.2nm、中心波长为1535nm）5、一段长度为L2(2-3厘米）高增益磷酸盐光纤6、一低反射率输出激光波长的光纤光栅（反射率为30-60%、半高宽为0.06nm、中心波长为1590nm）7、1535/1590波分复用器8和一输出光纤隔离器9。泵浦合束器的信号端镀上1535/1590nm二向色介质膜；高功率（10瓦）多模976nm半导体激光器的输出端口和泵浦合束器的泵浦端口连接；泵浦合束器的输出端口和长度为L1（2-5米）的双包层铒镱共掺光纤连接；增益光纤的另一端口连接上一反射率为99%、半高宽为0.2nm、中心波长为1535nm的光纤光栅；光纤光栅的另外一个端口斜切成8°，使之不产生端面反射，并在端面上涂上高折射率匹配液滤掉剩余的976nm泵浦光；镀有二向色介质膜的输出光纤再和高增益磷酸盐光纤焊接；高增益磷酸盐光纤的另一端和低反射率窄带1590nm光纤光栅连接；输出光栅的输出端和1535nm/1590nm的波分复用器的公共端连接，1535nm输出臂斜切成8°，使之不产生端面反射；1590nm输出臂和输出光纤隔离器连接。为了更好的保持单频，可将上述封装固定在一个带有温控反馈的光学盒子里。上述连接得到的是非保偏长波段高功率单频光纤激光器。如果为了得到保偏长波段高功率单频光纤激光器，仅需简单的把输出端低反射率光纤光栅和输出光隔离器改为保偏光纤光栅和保偏光隔离器。综上，本专利技术采用增益光纤增益谱峰值附近的波长作为新型泵浦波长替换传统短波长半导体泵浦源提高泵浦转换效率。这种带间泵浦源可以利用双包层增益光纤和低廉的高功率多模半导体泵浦源实现数瓦以上单模泵浦进而有效解决传统单模半导体泵浦无法突破瓦的功率限制。为了进一步提高带间泵浦的输出功率，泵浦方式可以采用反向泵浦，这也有利于消除剩余的短波长泵浦光对单频线形腔的影响。此外这种带间泵浦还可以有效降低热效应对单频激光器的稳频也有很大的帮助。考虑到结构的小型化以及在保持激光器光学长度不变下尽可能用长点增益光纤，将上面制作的带间泵浦输出光纤镀上二色向介质膜，使得对于带间泵浦波长部分透过，而对于长波段激光波长则高反。由于膜层厚度与传统基于光纤光栅的长度相比减小了很多，也为高增益光纤赢得了宝贵的长度，有效提高了泵浦吸收效率。考虑到实现单频增益光纤长度比较短，一般2厘米左右，加上上述二色向介质膜节省的长度，增益光纤长度一般不会超过3厘米，采用高掺杂的磷酸盐光纤以提高长波段的增益。本文档来自技高网...

【技术保护点】
高功率长波段全光纤单频激光器结构， 包括1535/1590nm二向色介质膜、泵浦合束器、高功率多模976nm半导体激光器、双包层铒镱共掺光纤、高反射率带间反射波长的第一光纤光栅、高增益磷酸盐光纤、低反射率输出激光波长的第二光纤光栅、1535/1590nm波分复用器和输出光纤隔离器，其特征在于：泵浦合束器的信号端镀有二向色介质膜；半导体激光器的输出端口与泵浦合束器的泵浦端口连接；泵浦合束器的输出端口与双包层铒镱共掺光纤一端连接；双包层铒镱共掺光纤的另一端口连接第一光纤光栅的一个端口；第一光纤光栅的另外一个端口斜切成8°，使之不产生端面反射，并在端面上涂上高折射率匹配液滤掉剩余的976nm泵浦光；镀有二向色介质膜的信号端与高增益磷酸盐光纤的一端焊接；高增益磷酸盐光纤的另一端与第二光纤光栅一端连接；第二光纤光栅一端的另一端与波分复用器的公共端连接，波分复用器的1535nm输出臂斜切成8°，使之不产生端面反射；波分复用器的1590nm输出臂与输出光纤隔离器连接。

【技术特征摘要】
1.高功率长波段全光纤单频激光器结构，包括1535/1590nm二向色介质膜、泵浦合束器、高功率多模976nm半导体激光器、双包层铒镱共掺光纤、高反射率带间反射波长的第一光纤光栅、高增益磷酸盐光纤、低反射率输出激光波长的第二光纤光栅、1535/1590nm波分复用器和输出光纤隔离器，其特征在于：泵浦合束器的信号端镀有二向色介质膜；半导体激光器的输出端口与泵浦合束器的泵浦端口连接；泵浦合束器的输出端口与双包层铒镱共掺光纤一端连接；双包层铒镱共掺光纤的另一端口连接第一光纤光栅的一个端口；第一光纤光栅的另外一个端口斜切成8°，使之不产生端面反射，并在端面上涂上高折射率匹配液滤掉剩余的976nm泵浦光；镀有二向色介质膜的信号端与高增益磷酸盐光纤的一端焊接；高增益磷酸盐光纤的另一端与第二光纤光栅一端...

【专利技术属性】
技术研发人员：强则煊，陈达如，郁张维，王悦辉，
申请(专利权)人：浙江师范大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33