一种基于超连续谱光源的2 μm波段脉冲光纤激光器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于超连续谱光源的2μm波段脉冲光纤激光器，目的是提供一种易实现ps～ns量级脉冲宽度激光的基于超连续谱光源的2μm波段脉冲光纤激光器。本发明专利技术由超连续谱光源、波分复用器、高反射率光纤光栅、低反射率光纤光栅、增益光纤、光纤隔离器组成；选取超连续谱光源作为泵浦源，通过波分复用器使进入到增益光纤中的超连续谱光同时包含激光器所需的泵浦光和信号光，超连续谱所包含的信号光作为初始的种子激光在谐振腔内被反射和放大，最终获得激光输出。本发明专利技术所获得2μm激光的脉冲宽度取决于泵浦超连续谱源而不受激光器腔长的限制，可以获得高重复频率的2μm脉冲激光，且系统结构简单、易于实现。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种2 μ m波段脉冲光纤激光器，属于光纤激光
，特别涉及基于增益开关和超连续谱光源的2 μ m波段脉冲光纤激光器。
技术介绍
近年来，工作在“人眼安全”的2 μ m波段(约1.9 2.1 μ m)脉冲光纤激光器引起了极大的兴趣。2 μ m波段脉冲光纤激光器不仅在生物医学、光谱学、气体遥感测量等方面有着重要的应用，而且还可以用于非线性波长转换，比如中红外超连续谱的产生和光学参量振荡器。常见的2 μ m波段脉冲光纤激光器有调Q、锁模和增益开关脉冲光纤激光器。其中，增益开关激光器可以用光通讯波段的1550nm脉冲激光作为泵浦源，用于增益开关掺铥光纤实现2 μ m波段脉冲输出，具有结构简单、易于实现的特点。典型增益开关2 μ m波段脉冲光纤激光器装置(见文献Min Jiang and ParvizTayebati,“StablelOns, kilowatt peak-power pulse generation from a gain-switchedTm-doped fiber laser”，Opt.Lett.，vol.32 (13)，pp.1797，2007)如图1 所不。激光器包含依次相连的泵浦光源1、对信号光高反的布拉格光纤光栅2、掺钱光纤3和对信号光低反的布拉格光纤光栅4。在典型的增益开关掺铥光纤激光器中，泵浦光源I通常选择为窄谱宽的1550nm脉冲光纤激光器。增益开关激光器的输出脉冲宽度和激光谐振腔的长度成正比，通过缩短腔长可以减小输出脉冲的宽度。为获得几个ns (纳秒)的脉冲输出通常需要极短的腔长，比如在文献中，减短腔长至25cm时才能获得了输出脉冲宽度为IOns的激光。然而短腔长激光器需要特种高掺杂增益光纤，这种光纤的制作难度大，难于获取，基于现有的增益开关2 μ m波段脉冲光纤激光器难于获得ps (皮秒) ns量级的脉冲输出。另一方面，增益开关技术在脉冲建立过程中由于上能级粒子数建立时间的限制，难于获得高重复频率的脉冲输出，所获得增益开关脉冲的重复频率通常小于1MHz。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种新型的基于超连续谱光源的2 μ m波段脉冲光纤激光器，激光器输出脉冲宽度不受腔长限制，易获得ps ns量级脉冲宽度的激光输出，而且可以获得高重复频率的脉冲输出。本专利技术的技术方案为:一种基于超连续谱光源的2 μ m波段脉冲光纤激光器由超连续谱光源、波分复用器、高反射率光纤光栅、低反射率光纤光栅、增益光纤、光纤隔离器组成。超连续谱光源和波分复用器的泵浦臂相连，波分复用器的泵浦和信号公共臂和增益光纤相连，增益光纤和高反射率光纤光栅相连，波分复用器的信号臂和低反射率光纤光栅相连，低反射率光纤光栅和光纤隔离器相连接。所述的超连续谱光源为宽谱脉冲光，该宽谱脉冲光的光谱覆盖1.5 2.1 μ m波段，该宽谱脉冲光同时包含激光器所需的泵浦光和信号光。所述波分复用器是基于滤光片技术的滤波型波分复用器，泵浦臂工作波长为1500 1800nm，信号臂工作波长为1900 2100nm。当从超连续谱光源(I)获得的输出光谱覆盖1.5 2.1 μ m的超连续谱从泵浦臂输入时，波分复用器在1.8 2.1 μ m波段虽然有很强的隔离度，但仍有微弱的耦合效率，可将部分1.8 2.1 μ m波段的光耦合到泵浦和信号公共臂。所述高反射率光纤光栅和低反射率光纤光栅为2 μ m波段的布拉格光纤光栅,具有相同的中心反射波长。其中高反射率光纤光栅的反射率为99%，低反射率的光栅的反射率为10 50%ο所述增益光纤为掺铥光纤或铥/钦共掺光纤，1.5 1.8 μ m波段的光处于增益光纤的泵浦吸收带，2 μ m波段的光处于增益光纤的增益带。所述光纤隔离器工作波长为输出激光的波长。本专利技术的技术特点为:提供了一种新型的2μπι波段脉冲光纤激光器，系统结构和脉冲泵浦增益开关光纤激光器相类似，其关键不同是选取脉冲超连续谱作为泵浦源，使进入到增益光纤中的超连续谱光同时包含了泵浦光和信号光，所包含的信号光作为初始的种子激光在谐振腔内被反射和放大最终获得激光输出。因此，所获得2 μ m激光的脉冲宽度和重复频率取决于泵浦超连续谱源，而不受激光器腔长和增益开关技术脉冲建立过程中上能级粒子数建立时间的限制。本专利技术的有益效果是:1.所获得2μπι激光的脉冲宽度取决于泵浦超连续谱源而不受激光器腔长的限制，若超连续谱源中所包含的信号光为ps ns量级,则输出脉冲激光也为ps ns量级，和传统的脉冲泵浦增益开关光纤激光器相比易实现ps ns量级的脉冲输出；2.与传统的脉冲泵浦增益开关光纤激光器相比，由于本专利技术中的信号脉冲来源于泵浦超连续谱源而不是增益开关脉冲，因此不受增益开关技术脉冲建立过程中上能级粒子数建立时间的限制，可以获得高重复频率的2 μ m波段脉冲激光；3.不需要2 μ m波段调Q和锁模器件即可获得2 μ m波段脉冲激光，系统结构简单、易于实现。附图说明图1为
技术介绍
文献公布的典型的增益开关2 μ m波段脉冲光纤激光器结构示意图。图2为本专利技术基于超连续谱光源的2μπι波段脉冲光纤激光器结构示意图。图3为本专利技术实施例中超连续谱光源的输出光谱图。图4为本专利技术实施例中超连续谱光源经过波分复用器后进入增益光纤前对应的光谱图。具体实施例方式图2所示的结构示意图是本专利技术所提供的基于超连续谱光源的2 μ m波段脉冲光纤激光器的一个具体实施例。本专利技术脉冲光纤激光器由超连续谱光源1、高反射率光纤光栅2、增益光纤3、低反射率光纤光栅4、波分复用器5和光纤隔离器6组成。超连续谱光源I作为激光器的泵浦源和波分复用器5的泵浦臂7相连，波分复用器5的泵浦和信号公共臂8和增益光纤3相连，增益光纤3和高反射率光纤光栅2相连，波分复用器5的信号臂9和低反射率光纤光栅4相连,低反射率光纤光栅4和光纤隔离器6相连。图2中所示的超连续谱光源I为输出光谱覆盖1.5 2.1 μ m的脉冲光源。图3为实施例中的超连续谱光源I的输出光谱。从图中可以看出，超连续谱光源I的输出波长为1.45 2.4 μ m,光谱覆盖了 1.5 2.1 μ m。图2中所示波分复用器5是基于滤光片技术的滤波型波分复用器，泵浦臂7工作波长为1500 1800nm，信号臂9工作波长为1900 2100nm。当超连续谱光源I从泵浦臂7输入时，波分复用器5在1.8 2.1 μ m波段虽然有很强的隔离度，但仍有微弱的耦合效率，可将部分1.8 2.1 μ m波段的光耦合到泵浦和信号公共臂8。图2中所示的增益光纤3为掺铥光纤。超连续谱光源中的1.5 1.8 μ m波段的光处于增益光纤3的泵浦吸收带，2 μ m波段的光处于增益光纤3的增益带。图2中所示的高反射率光纤光栅2反射率为99%，中心波长为2 μ m。低反射率光纤光栅4的反射率为10%,中心波长也为2 μ m。低反射率光纤光栅4为激光器的输出I禹合光栅。为防止后向反射光对腔内激光运转造成影响，图2中所示的输出端熔接一个光纤隔离器6以防止回光进入到激光谐振腔中。如图3所示的超连续谱光源I的输出光经波分复用器5后在进入增益光纤3之前对应的光谱如图4所示。对比图3和图4可以看出，超连续谱光源I中的长波分量具有较大的传输损耗，这是由本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于超连续谱光源的2μm波段脉冲光纤激光器，其特征在于基于超连续谱光源的2μm波段脉冲光纤激光器由超连续谱光源（1）、波分复用器（5）、高反射率光纤光栅（2）、低反射率光纤光栅（4）、增益光纤（3）、光纤隔离器（6）组成；超连续谱光源（1）和波分复用器（5）的泵浦臂（7）相连，波分复用器（5）的泵浦和信号公共臂（8）和增益光纤（3）相连，增益光纤（3）和高反射率光纤光栅（2）相连，波分复用器（5）的信号臂（9）和低反射率光纤光栅（4）相连，低反射率光纤光栅（4）和光纤隔离器（6）相连接；超连续谱光源（1）为宽谱脉冲光，该宽谱脉冲光的光谱覆盖1.5～2.1μm波段，该宽谱脉冲光同时包含激光器所需的泵浦光和信号光；波分复用器（5）是基于滤光片技术的滤波型波分复用器，当从超连续谱光源（1）获得的输出光谱覆盖1.5～2.1μm的超连续谱从泵浦臂（7）输入时，波分复用器（5）将部分1.8～2.1μm波段的光耦合到泵浦和信号公共臂（8）；高反射率光纤光栅（2）和低反射率光纤光栅（4）为2μm波段的布拉格光纤光栅，具有相同的中心反射波长；增益光纤（3）为掺铥光纤或铥/钬共掺光纤，1.5～1.8μm波段的光处于增益光纤的泵浦吸收带，2μm波段的光处于增益光纤的增益带；光纤隔离器（6）工作波长为输出激光的波长。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨未强，侯静，张斌，殷科，李荧，宋锐，刘通，刘泽金，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：