一种飞秒光纤激光器及其工作方法技术

本发明专利技术提供的飞秒光纤激光器，包括：自锁模光纤振荡器、泵浦模块、第一有源光纤、第一布拉格光栅、第二有源光纤、保偏光纤及放大器，所述第二有源光纤包层刻有第二布拉格光栅，本发明专利技术提供的飞秒光纤激光器具有特殊腔体结构，无需光路机械调整，能够实现高平均功率稳定输出的飞秒光纤激光输出，同时也保证了装置的结构简单性与电路安全性；能够光学元器件的使用数量，减少无源光纤的使用，抑制非线性效应，降低了成本。

【技术实现步骤摘要】
一种飞秒光纤激光器及其工作方法
本专利技术涉及医疗器械
，特别涉及一种飞秒光纤激光器及其工作方法。
技术介绍
近年来，随着光纤激光技术的进步，基于超短脉冲光纤激光器构建的系统由于具有紧凑化结构、较高的转化效率以及长期稳定运转等特性，被广泛应用于众多应用研究领域，其中以光纤飞秒激光器的应用研究最为典型。光纤激光以高效率、易集成、优异的光束质量等特性在激光技术发展中迅速崛起，成为学术界和产业界的热点研究课题。飞秒光纤激光技术的多领域应用与潜在发展，对激光器输出性能也提出了更高要求，需要兼具高激光功率与高可靠性等特性。目前光纤工业市场上为了在单光纤中实现高功率激光输出，多采用主振荡功率放大结构的光纤激光器，它包括：种子激光发射部分和功率放大部分，但存在诸多缺点。首先，需要复杂控制系统，例如，激光开启时必须先开启种子激光，当种子激光稳定后，才能开启功率放大级；在激光关闭时，必须先关闭功率放大级，确定完成后，才能关闭种子激光。如果操作错误、者控制系统出错或者温度过高，将导致功率放大级中产生较强的激光自生振荡，烧坏增益光纤，甚至烧坏全部光路器件。其次，在种子激光光源和功率放大级中分别使用泵浦半导体激光器，并使用不同的驱动电路和复杂的控制电路，导致成本增加。再次，因在种子光源和功率放大级之间使用泵浦/信号光纤合束器，不容易实现注入信号光纤与输出光纤的纤芯模场匹配，限制了光纤的输出功率。因此，亟需一种解决上述问题的飞秒光纤激光器的出现。
技术实现思路
有鉴如此，有必要针对现有技术存在的缺陷，提供一种能够实现高平均功率稳定输出的飞秒光纤激光输出，同时也保证了装置的结构简单性与电路安全性的飞秒激光器。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种飞秒光纤激光器，包括：自锁模光纤振荡器、泵浦模块、第一有源光纤、第一布拉格光栅、第二有源光纤、保偏光纤及放大器，所述第二有源光纤包层刻有第二布拉格光栅；其中：所述自锁模光纤振荡器产生并输出第一飞秒脉冲激光束，所述第一飞秒脉冲激光束通过保偏光纤进入所述泵浦模块形成泵浦光，所述泵浦光进入所述的第一有源光纤并在所述第一布拉格光栅和所述第二布拉格光栅形成的谐振器内振荡形成第二飞秒脉冲激光束，所述第二飞秒脉冲激光束通过所述第二布拉格光栅传输至所述放大器进行功率放大后形成第三飞秒脉冲激光束，所述第三飞秒脉冲激光束并输出至所述自锁模光纤振荡器，所述自锁模光纤振荡器接收并输出预定能量的飞秒激光束。在其中一些实施例中，所述的自锁模光纤振荡器为全光纤振荡器。在其中一些实施例中，所述的泵浦模块为二极管泵浦。在其中一些实施例中，所述保偏光纤为单模场光子晶体光纤，模场直径为9.2±0.5μm。在其中一些实施例中，所述有源光纤内均掺有增益离子。在其中一些实施例中，所述增益离子为钕、镱、铒、铥、钬、镝或镨中的一种或多种。在其中一些实施例中，所述有源光纤纤芯直径为6.2±0.5μm，模场直径为9.2±0.5μm。在其中一些实施例中，所述第一布拉格光栅的反射率等于或高于所述第二布拉格光栅，所述第二布拉格光栅为再生型啁啾体布拉格光栅。在其中一些实施例中，所述第一有源光纤纤芯直径小于所述第二有源光纤的纤芯直径，所述第一有源光纤包层直径大于所述第二有源光纤的包层直径。在其中一些实施例中，所述第一飞秒脉冲激光束的波长为1030nm±5nm，脉冲宽度小于500fs，脉冲频率100-200kHz，脉冲能量20μJ，光束直径3±1μm，光束质量M2<1.2，脉冲能量稳定性<2％RMS，平均功率为2.5W，峰值功率为>40MW。此外，本专利技术还提供了一种所述的一种飞秒光纤激光器的工作方法，包括下述步骤：所述自锁模光纤振荡器产生并输出第一飞秒脉冲激光束；所述第一飞秒脉冲激光束通过保偏光纤进入所述泵浦模块形成泵浦光；所述泵浦光进入所述的第一有源光纤并在所述第一布拉格光栅和所述第二布拉格光栅形成的谐振器内振荡形成第二飞秒脉冲激光束；所述第二飞秒脉冲激光束通过所述第二布拉格光栅传输至所述放大器进行功率放大后形成第三飞秒脉冲激光束；所述第三飞秒脉冲激光束并输出至所述自锁模光纤振荡器，所述自锁模光纤振荡器接收并输出预定能量的飞秒激光束。本专利技术采用上述技术方案的优点是：本专利技术提供的飞秒光纤激光器，所述自锁模光纤振荡器产生并输出第一飞秒脉冲激光束，所述第一飞秒脉冲激光束通过保偏光纤进入所述泵浦模块形成泵浦光，所述泵浦光进入所述的第一有源光纤并在所述第一布拉格光栅和所述第二布拉格光栅形成的谐振器内振荡形成第二飞秒脉冲激光束，所述第二飞秒脉冲激光束通过所述第二布拉格光栅传输至所述放大器进行功率放大后形成第三飞秒脉冲激光束，所述第三飞秒脉冲激光束并输出至所述自锁模光纤振荡器，所述自锁模光纤振荡器接收并输出预定能量的飞秒激光束，本专利技术提供的飞秒光纤激光器具有特殊腔体结构，无需光路机械调整，能够实现高平均功率稳定输出的飞秒光纤激光输出，同时也保证了装置的结构简单性与电路安全性；能够光学元器件的使用数量，减少无源光纤的使用，抑制非线性效应，降低了成本。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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专利技术的一些实施例，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它的附图。图1为本专利技术提供的飞秒光纤激光器的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1请参阅图1，为本专利技术提供的一种飞秒光纤激光器的结构示意图，包括：自锁模光纤振荡器110、泵浦模块120、第一有源光纤130、第一布拉格光栅140、第二有源光纤150、保偏光纤160及放大器170，所述第二有源光纤150包层刻有第二布拉格光栅。具体地，所述保偏光纤160置于所述自锁模光纤振荡器110和所述泵浦模块120之间，所述第一有源光纤130置于所述第一布拉格光栅140和所述第二有源光纤150之间，自锁模光纤振荡器110、保偏光纤160、泵浦模块120、第一有源光纤130、第一布拉格光栅150、第二有源光纤160及放大器170依次无缝熔接构成全光纤环腔。可以理解，单模结构的全光纤环腔也起到激光传感器作用，可以提高飞秒光纤激光器的精密度和稳定性。上述飞秒光纤激光器的工作原理如下：所述自锁模光纤振荡器110产生并输出第一飞秒脉冲激光束，所述第一飞秒脉冲激光束通过保偏光纤进入所述泵浦模块形成泵浦光，所述泵浦光进入所述的第一有源光纤并在所述第一布拉格光栅和所述第二布拉格光栅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种飞秒光纤激光器，其特征在于，包括：自锁模光纤振荡器、泵浦模块、第一有源光纤、第一布拉格光栅、第二有源光纤、保偏光纤及放大器，所述第二有源光纤包层刻有第二布拉格光栅；其中：/n所述自锁模光纤振荡器产生并输出第一飞秒脉冲激光束，所述第一飞秒脉冲激光束通过保偏光纤进入所述泵浦模块形成泵浦光，所述泵浦光进入所述的第一有源光纤并在所述第一布拉格光栅和所述第二布拉格光栅形成的谐振器内振荡形成第二飞秒脉冲激光束，所述第二飞秒脉冲激光束通过所述第二布拉格光栅传输至所述放大器进行功率放大后形成第三飞秒脉冲激光束，所述第三飞秒脉冲激光束并输出至所述自锁模光纤振荡器，所述自锁模光纤振荡器接收并输出预定能量的飞秒激光束。/n

【技术特征摘要】
1.一种飞秒光纤激光器，其特征在于，包括：自锁模光纤振荡器、泵浦模块、第一有源光纤、第一布拉格光栅、第二有源光纤、保偏光纤及放大器，所述第二有源光纤包层刻有第二布拉格光栅；其中：
所述自锁模光纤振荡器产生并输出第一飞秒脉冲激光束，所述第一飞秒脉冲激光束通过保偏光纤进入所述泵浦模块形成泵浦光，所述泵浦光进入所述的第一有源光纤并在所述第一布拉格光栅和所述第二布拉格光栅形成的谐振器内振荡形成第二飞秒脉冲激光束，所述第二飞秒脉冲激光束通过所述第二布拉格光栅传输至所述放大器进行功率放大后形成第三飞秒脉冲激光束，所述第三飞秒脉冲激光束并输出至所述自锁模光纤振荡器，所述自锁模光纤振荡器接收并输出预定能量的飞秒激光束。


2.如权利要求1所述的一种飞秒光纤激光器，其特征在于，所述的自锁模光纤振荡器为全光纤振荡器。


3.如权利要求1所述的一种飞秒光纤激光器，其特征在于，所述的泵浦模块为二极管泵浦。


4.如权利要求1所述的一种飞秒光纤激光器，其特征在于，所述保偏光纤为单模场光子晶体光纤，模场直径为9.2±0.5μm。


5.如权利要求1所述的一种飞秒光纤激光器，其特征在于，所述第一有源光纤及第二有源光纤内均掺有增益离子。


6.如权利要求5所述的一种飞秒光纤激光器，其特征在于，所述增益离子为钕、镱、铒、铥、钬、镝或镨中的一种或多种。


7.如权利要求6所述的一种飞秒光纤激光器，其特征在于，所述有源光纤纤芯直径为...

【专利技术属性】
技术研发人员：周辉，
申请(专利权)人：季华实验室，
类型：发明
国别省市：广东;44