被动调Q脉冲光纤激光器及被动调Q脉冲激光的输出方法技术

本申请公开了一种被动调Q脉冲光纤激光器，包括：泵浦源、掺镱增益光纤、合束器、准直器、可饱和吸收体、高反光栅、低反光栅，其中，所述高反光栅与低反光栅设置在所述被动调Q脉冲光纤激光器装置的两端形成激光谐振腔，所述泵浦源与所述低反光栅通过所述合束器与所述掺镱增益光纤的一端面连接，所述掺镱增益光纤的另一端面与所述高反光栅通过所述准直器与所述可饱和吸收体的两端连接，所述可饱和吸收体通过对所述激光谐振腔内的振荡光的可饱和吸收形成被动调Q脉冲激光。本申请所提供的被动调Q脉冲光纤激光器通过可饱和吸收体透过率的变化来实现激光器的被动调Q，结构简单紧凑，成本较低。

【技术实现步骤摘要】
被动调Q脉冲光纤激光器及被动调Q脉冲激光的输出方法
本申请涉及激光器领域，特别是涉及一种被动调Q脉冲光纤激光器及被动调Q脉冲激光的输出方法。
技术介绍
近年来，激光因其拥有良好的方向性、相干性及高亮度等特点而被广泛应用于通信、加工、医疗与测绘等领域，激光发射系统中的一大类别为调Q脉冲激光器，调Q脉冲激光器可将一般输出的连续激光能量压缩到宽度极窄的脉冲中发射，从而使光源的峰值功率提高几个数量级。本申请的专利技术人发现，传统的调Q脉冲激光器常采用声光Q晶体(TeO2)主动调Q，此类主动调Q脉冲激光器需要复杂的外加控制电路，致使激光器的整体结构复杂，成本较高。
技术实现思路
本申请主要解决的技术问题是提供一种被动调Q脉冲光纤激光器，能使激光器结构更加简单紧凑，制备成本更低。为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种被动调Q脉冲光纤激光器，包括：泵浦源、掺镱增益光纤、合束器、准直器、可饱和吸收体、高反光栅、低反光栅，其中，所述高反光栅与低反光栅设置在所述被动调Q脉冲光纤激光器装置的两端形成激光谐振腔，所述泵浦源与所述低反光栅通过所述合束器与所述掺镱增益光纤的一端面连接，所述掺镱增益光纤的另一端面与所述高反光栅通过所述准直器与所述可饱和吸收体的两端连接，所述可饱和吸收体通过对所述激光谐振腔内的振荡光的可饱和吸收形成被动调Q脉冲激光。为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种被动调Q脉冲激光的输出方法，所述方法包括：利用泵浦源在电激励下产生泵浦光，并通过合束器将所述泵浦光注入掺镱增益光纤内；利用所述掺镱增益光纤在所述泵浦光的激励下产生激光跃迁，从而在所述脉冲光纤激光器的激光谐振腔内产生振荡光；通过准直器将所述振荡光准直后入射到平凸透镜上，并利用所述平凸透镜将准直后的所述振荡光聚焦到可饱和吸收体上；通过所述可饱和吸收体的基态吸收所述平凸透镜聚焦到所述可饱和吸收体上的所述振荡光直至所述可饱和吸收体的激发态饱和，致使所述可饱和吸收体的透过率升高，从而使所述激光谐振腔内的损耗降低，Q值突变升高，所述振荡光形成所述被动调Q脉冲激光；通过低反光栅将所述被动调Q脉冲激光输出。本申请的有益效果是：本申请所提供的被动调Q脉冲光纤激光器装置与被动调Q脉冲激光的输出方法通过在脉冲激光器中设置可饱和吸收体，可饱和吸收体吸收激光谐振腔内的振荡光达到激发态，可饱和吸收体达到激发态后其透过率突变升高，使激光谐振腔内的损耗降低，Q值突变升高，从而形成被动调Q脉冲激光并输出，本申请所提供的被动调Q脉冲激光器通过改变可饱和吸收体的透过率以及掺镱增益光纤的长度、泵浦源的功率三个方面来调节脉冲激光器的频率和脉宽，达到传统主动调Q脉冲激光器的性能，并且能够使激光器的结构更加简单紧凑，显著降低了制备成本，提升了产品竞争力。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：图1为本申请被动调Q脉冲光纤激光器一实施例的装置结构图；图2为本申请被动调Q脉冲光纤激光器另一实施例的装置结构图；图3为本申请输出被动调Q脉冲激光的方法一实施例的步骤流程图。具体实施方式下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。参阅图1，图1为本申请被动调Q脉冲光纤激光器一实施例的装置结构图，该装置结构包括：泵浦源1100、掺镱增益光纤1300、合束器1200、准直器1500、可饱和吸收体1400、高反光栅1700、低反光栅1600。其中，高反光栅1700与低反光栅1600设置在被动调Q脉冲光纤激光器装置的两端形成激光谐振腔，泵浦源1100与低反光栅1600通过合束器1200与掺镱增益光纤1300的一端面连接，掺镱增益光纤1300的另一端面与高反光栅1700通过准直器1500与可饱和吸收体1400的两端连接，可饱和吸收体1400通过对激光谐振腔内的振荡光的可饱和吸收形成被动调Q脉冲激光。在一实施例中，泵浦源1100在电激励下产生的泵浦光通过合束器1200注入掺镱增益光纤1300内，掺镱增益光纤1300在泵浦光的激励下产生激光跃迁，在激光谐振腔内产生振荡光，可饱和吸收体1400的基态吸收振荡光直至可饱和吸收体1400的激发态饱和，透过率升高，使激光谐振腔内的损耗降低，Q值突变升高，振荡光形成被动调Q脉冲激光通过低反光栅1600输出。在一实施例中，当泵浦源1100被电激励工作时，泵浦源1100把电功率转换为泵浦光，泵浦源1100发出的泵浦光通过合束器1200耦合到掺镱增益光纤1300内产生振荡光，振荡光在高反光栅1700和低反光栅1600之间所形成的激光谐振腔内传播，在泵浦的初始阶段，振荡光通过可饱和吸收体1400时，可饱和吸收体1400的基态电子吸收振荡光光子，并跃迁到激发态，振荡光光子的能量被储存到可饱和吸收体1400的激发态，可饱和吸收体1400的激发态吸收振荡光光子饱和后，可饱和吸收体被漂白，其透过率增加，从而使得激光谐振腔内损失减小，激光谐振腔的Q值突变增大，存储在激光谐振腔内的光子以调Q脉冲的形式通过低反光栅1600输出，在调Q脉冲输出后，可饱和吸收体1400的基态能级继续吸收激光谐振腔内振荡光光子，进行输出下一被动调Q脉冲激光的能量积累。在一具体应用场景中，上述掺镱增益光纤1300的长度、泵浦源1100的功率均可调整，以在通过上述可饱和吸收体1400被动调Q之外调节脉冲激光器的频率和脉宽。在一具体实施方式中，可饱和吸收体1400采用双平面的Cr4+：YAG晶体，该Cr4+：YAG晶体的尺寸为3mmx3mm，厚度为1mm，小信号透过率To＝60％，该Cr4+：YAG晶体的靠近高反光栅1700的表面制备1064nm增透膜，靠近掺镱增益光纤1300的表面制备泵浦光976nm波长高反，振荡光1064nm增透的多层介质膜，并与掺镱增益光纤1300近贴放置，该表面也可不镀膜，并与掺镱增益光纤1300通过光胶结合。掺镱增益光纤1300采用单模双包层掺镱光纤，光纤芯径10微米，纤芯的光纤数值孔径为0.08，内包层直径是130微米，内包层的光纤数值孔径为0.46，光纤长度2.5米。掺镱增益光纤1300的一端与饱和吸收体1400近贴放置，或通过光胶结合，掺镱增益光纤1300的另一端与合束器1200的一端相连接，合束器1200的另一端与低反光栅1600的输入端相连接，低反光栅1600对1064nm波长的窄带反射率为80％，低反光栅1600的输出端与光纤放大器的输入端相连接。泵浦源1100采用带尾纤的波长976nm激光二极管，最高输出功率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种被动调Q脉冲光纤激光器，其特征在于，包括：泵浦源、掺镱增益光纤、合束器、准直器、可饱和吸收体、高反光栅、低反光栅，其中，/n所述高反光栅与低反光栅设置在所述被动调Q脉冲光纤激光器装置的两端形成激光谐振腔，所述泵浦源与所述低反光栅通过所述合束器与所述掺镱增益光纤的一端面连接，所述掺镱增益光纤的另一端面与所述高反光栅通过所述准直器与所述可饱和吸收体的两端连接，所述可饱和吸收体通过对所述激光谐振腔内的振荡光的可饱和吸收形成被动调Q脉冲激光。/n

【技术特征摘要】
1.一种被动调Q脉冲光纤激光器，其特征在于，包括：泵浦源、掺镱增益光纤、合束器、准直器、可饱和吸收体、高反光栅、低反光栅，其中，
所述高反光栅与低反光栅设置在所述被动调Q脉冲光纤激光器装置的两端形成激光谐振腔，所述泵浦源与所述低反光栅通过所述合束器与所述掺镱增益光纤的一端面连接，所述掺镱增益光纤的另一端面与所述高反光栅通过所述准直器与所述可饱和吸收体的两端连接，所述可饱和吸收体通过对所述激光谐振腔内的振荡光的可饱和吸收形成被动调Q脉冲激光。


2.根据权利要求1所述的被动调Q脉冲光纤激光器，其特征在于，
所述泵浦源在电激励下产生的泵浦光通过所述合束器注入所述掺镱增益光纤内；
所述掺镱增益光纤在所述泵浦光的激励下产生激光跃迁，在所述激光谐振腔内产生所述振荡光；
所述可饱和吸收体的基态吸收所述振荡光直至所述可饱和吸收体的激发态饱和，透过率升高，使所述激光谐振腔内的损耗降低，Q值突变升高，所述振荡光形成所述被动调Q脉冲激光通过所述低反光栅输出。


3.根据权利要求2所述的被动调Q脉冲光纤激光器，其特征在于，
所述可饱和吸收体与所述准直器连接的两端还设置有两个平凸透镜，所述两个平凸透镜的焦点位置在所述可饱和吸收体的中间位置。


4.根据权利要求3所述的被动调Q脉冲光纤激光器，其特征在于，
所述振荡光通过所述准直器准直后入射到两个所述平凸透镜上，两个所述平凸透镜将准直后的所述振荡光聚焦到所述可饱和吸收体上并被所述可饱和吸收体的基态吸收。


5.根据权利要求2所述的被动调Q脉冲光纤激光器，其特征在于，
所述可饱和吸收体靠近所述高反光栅的一面制备有高反射膜，所述高反光栅可以去掉，所述高反光栅去掉时所述高反射膜与所述低反光栅之间形成所述激光谐...

【专利技术属性】
技术研发人员：王军营，顾丰，陈俊，
申请(专利权)人：深圳联品激光技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44