高功率光纤激光振荡器系统技术方案

一种高功率光纤激光振荡器系统，包括正向泵浦单元、输入传能光纤、高反射光栅、增益光纤、低反射光栅、反向泵浦单元、输出传能光纤。正向泵浦单元中的各泵浦光源的泵浦光纤以拉锥烧合到输入传能光纤上的方式组成正向侧面泵浦合束器，高反射光栅刻写在输入传能光纤上；输入光能光纤熔接增益光纤的一端，增益光纤上刻写有抑制腔内的受激拉曼效应的第一光栅；增益光纤的另一端熔接输出传能光纤的一端；低反射光栅刻写在输出传能光纤上，反向泵浦单元中的各泵浦光源的泵浦光纤以拉锥烧合到输出传能光纤上的方式组成反向侧面泵浦合束器；输出传能光纤上刻写有抑制SRS效应的第二光栅。本实用新型专利技术同时抑制SRS效应和TMI效应，且输出功率能够得到提升。且输出功率能够得到提升。且输出功率能够得到提升。

【技术实现步骤摘要】
高功率光纤激光振荡器系统


[0001]本技术涉及高功率光纤激光器
，具体涉及一种可同时抑制受激拉曼散射与横向模式不稳定性的光纤振荡器系统。

技术介绍

[0002]光纤激光器具有结构紧凑、效率高、光束质量好等优势，其在工业加工以及国防事业中扮演着越来越重要的角色。光纤激光振荡器相对于放大器在结构上更为简单，可有效的降低成本。
[0003]目前已报道的近单模振荡器最高输出功率已超过8kW。受激拉曼散射(SRS)是限制振荡器功率进一步提高的限制因素之一。为了提高SRS效应的阈值，光纤的有效模场面积需要适当增大，即纤芯直径需要增大，此时单模传输条件无法保证，纤芯中能同时传输两个模式(LP
01
与LP
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)，两个模式相干涉沿光纤轴向形成强弱交替的光场，由于光热效应会形成周期为干涉拍长的折射率长周期光栅，当系统内存在噪声时，热致长周期光栅与干涉场不再同步，热致长周期光栅发生移动，造成横向模式不稳定效应(TMI)，TMI效应的出现会造成激光器光束质量急剧下降，且继续提高泵浦功率，输出功率不升反降。
[0004]为了进一步提升振荡器的输出功率，同时抑制SRS效应与TMI效应十分必要。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的缺陷，本技术提出了一种高功率光纤激光振荡器系统。
[0006]为实现上述技术目的，本技术采用的具体技术方案如下：
[0007]一种高功率光纤激光振荡器系统，包括正向泵浦单元、输入传能光纤、高反射光栅、增益光纤、低反射光栅、反向泵浦单元、输出传能光纤。正向泵浦单元中的各泵浦光源的泵浦光纤以拉锥烧合到输入传能光纤上的方式组成正向侧面泵浦合束器，高反射光栅直接刻写在输入传能光纤上；输入光能光纤熔接增益光纤的一端，增益光纤上刻写有抑制腔内的受激拉曼效应的第一光栅；增益光纤的另一端熔接输出传能光纤的一端；低反射光栅直接刻写在输出传能光纤上，反向泵浦单元中的各泵浦光源的泵浦光纤以拉锥烧合到输出传能光纤上的方式组成反向侧面泵浦合束器；输出传能光纤上刻写有抑制SRS效应的第二光栅。
[0008]优选地，本技术中的所述高反射光栅为通过飞秒直接刻写在输入传能光纤上的高反射光纤布拉格光栅；所述低反射光栅为通过飞秒直接刻写在输出传能光纤上的低反射光纤布拉格光栅。
[0009]优选地，本技术中的所述高反射光纤布拉格光栅以及低反射光纤布拉格光栅的纤芯中设置有与纤芯同心的圆形折射率调制区，折射率调制区的半径小于纤芯半径，折射率调制区与光纤矢量模式均呈现出圆对称，LP
01
模与LP
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模不会发生互耦合，且LP
11
模的自耦合系数低于LP
01
模的自耦合系数，LP
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模的反射率低于LP
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模的反射率。
[0010]优选地，本技术中的第一光栅是通过飞秒刻写在增益光纤上的啁啾倾斜光纤
布拉格光栅。利用飞秒激光加工光纤光栅，避免了光纤载氢且可以直接在增益光纤上进行加工。
[0011]优选地，本技术中的增益光纤上的啁啾倾斜光纤布拉格光栅分布有多个，增益光纤上的多个啁啾倾斜光纤布拉格光栅组成级联啁啾倾斜光纤布拉格光栅。或者，整根增益光纤上均刻写有啁啾倾斜光纤布拉格光栅，形成分布式啁啾倾斜光纤布拉格光栅。
[0012]优选地，本技术中的第一光栅是通过飞秒刻写在增益光纤上的长周期光纤光栅。
[0013]优选地，本技术中的第二光栅是利用飞秒激光或紫外曝光法在输出传能光纤上刻写啁啾倾斜光纤布拉格光栅。
[0014]优选地，本技术中的输出传能光纤上的啁啾倾斜光纤布拉格光栅分布有多个，输出传能光纤上的多个啁啾倾斜光纤布拉格光栅组成级联啁啾倾斜光纤布拉格光栅。或者，整根输出传能光纤上均刻写有啁啾倾斜光纤布拉格光栅，形成分布式啁啾倾斜光纤布拉格光栅。
[0015]优选地，本技术中的第二光栅是通过飞秒激光或紫外曝光法或CO2激光刻写的长周期光纤光栅。
[0016]优选地，本技术中的所述增益光纤采用掺镱光纤。
[0017]本技术的有益技术效果如下：
[0018](1)本技术同时具有SRS效应和TMI效应的抑制功能，输出功率能够得到提升。
[0019](2)本技术中的所有器件一体化制备，有效的减少了系统中熔点的数量，避免了熔点的额外发热。
[0020](3)本技术对高反射光纤布拉格光栅以及低反射光纤布拉格光栅进一步设计，可以让LP
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模的反射率较高而LP
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模的反射率较低，且无模式互耦合过程发生，极大程度的降低了LP
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模的光子寿命，提升TMI效应的阈值。
[0021](4)本技术泵浦合束器可采用侧面泵浦合束器的方式，可进一步提升系统的效率。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本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示出的结构获得其他的附图。
[0023]图1为实施例1的光路图。
[0024]图2为高反射光纤布拉格光栅以及低反射光纤布拉格光栅的横向截面折射率分布示意图；
[0025]图3为级联啁啾倾斜光纤布拉格光栅示意图。
[0026]图4为分布式啁啾倾斜光纤布拉格光栅示意图。
[0027]图5为串联啁啾倾斜光纤布拉格光栅示意图。
[0028]图中标号说明：
[0029]1：正向侧面泵浦合束器；2：高反射光纤布拉格光栅；3：掺镱光纤；4：第一光栅；5：
低反射光纤布拉格光栅；6：反向侧面泵浦合束器；7：第二光栅；8：熔接点；9：泵浦光纤。
具体实施方式
[0030]为了使本技术的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本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于解释本技术，并不用于限定本技术。
[0031]实施例1：
[0032]参照图1，本实施例提供一种高功率光纤激光振荡器系统，包括正向泵浦单元、输入传能光纤、高反射光纤布拉格光栅2、掺镱光纤3、低反射光纤布拉格光栅5、反向泵浦单元、输出传能光纤。
[0033]正向泵浦单元中的各泵浦光源的泵浦光纤9以拉锥烧合到输入传能光纤上的方式组成正向侧面泵浦合束器1。反向泵浦单元中的各泵浦光源的泵浦光纤9以拉锥烧合到输出传能光纤上的方式组成反向侧面泵浦合束器6。
[0034]正向泵浦单元以及反向泵浦单元中的各泵浦光源输出976nm的泵浦光通过正向侧面泵浦合束器1和反向侧面泵浦合束器6注入到振荡器谐振腔。
[0035]正向侧面泵浦合束器1与高反射本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.高功率光纤激光振荡器系统，包括正向泵浦单元、输入传能光纤、高反射光栅、增益光纤、低反射光栅、反向泵浦单元、输出传能光纤，其特征在于：正向泵浦单元中的各泵浦光源的泵浦光纤以拉锥烧合到输入传能光纤上的方式组成正向侧面泵浦合束器，高反射光栅直接刻写在输入传能光纤上；输入光能光纤熔接增益光纤的一端，增益光纤上刻写有抑制腔内的受激拉曼效应的第一光栅；增益光纤的另一端熔接输出传能光纤的一端；低反射光栅直接刻写在输出传能光纤上，反向泵浦单元中的各泵浦光源的泵浦光纤以拉锥烧合到输出传能光纤上的方式组成反向侧面泵浦合束器；输出传能光纤上刻写有抑制SRS效应的第二光栅。2.根据权利要求1所述的高功率光纤激光振荡器系统，其特征在于：所述高反射光栅为通过飞秒直接刻写在输入传能光纤上的高反射光纤布拉格光栅；所述低反射光栅为通过飞秒直接刻写在输出传能光纤上的低反射光纤布拉格光栅。3.根据权利要求2所述的高功率光纤激光振荡器系统，其特征在于：所述高反射光纤布拉格光栅以及低反射光纤布拉格光栅的纤芯中设置有与纤芯同心的圆形折射率调制区，折射率调制区的半径小于纤芯半径，折射率调制区与光纤矢量模式均呈现出圆对称，LP
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模与LP
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模不会发生互耦合，且LP
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模的自耦合系数低于LP
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模的自耦合系数，LP
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【专利技术属性】
技术研发人员：王泽锋，李宏业，王蒙，赵晓帆，田鑫，李智贤，饶斌裕，胡琪浩，奚小明，陈子伦，潘志勇，王小林，陈金宝，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：新型
国别省市：