一種高穩(wěn)高重頻鎖模脈沖光纖激光器制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種高穩(wěn)高重頻鎖模脈沖光纖激光器，其由激光放大裝置、脈沖壓窄裝置、第一環(huán)形器、第二環(huán)形器、窄反射譜光纖光柵串、光纖耦合器以及單模光纖組成；所述激光放大裝置通過光纖依次連接脈沖壓窄裝置、第一環(huán)形器、單模光纖、光纖耦合器與第二環(huán)形器，第二環(huán)形器通過光纖再次連接至所述激光放大裝置；所述窄反射譜光纖光柵串通過光纖分別連接第一環(huán)形器與第二環(huán)形器。本發(fā)明專利技術(shù)為全光纖結(jié)構(gòu)，激光器更加緊湊穩(wěn)定；且本發(fā)明專利技術(shù)中光纖光柵的反射波長間距及數(shù)目可調(diào)，可控性更強(qiáng)，通過控制光纖光柵串的波長和波長間隔，即可靈活低控制工作波長和脈沖重復(fù)頻率，可實(shí)現(xiàn)極高的脈沖重復(fù)頻率和極窄的脈沖寬度。

A high stability and high repetition rate mode-locked pulse fiber laser

The invention discloses a high stability and high repetition rate mode-locked fiber laser, the laser amplification device, composed of pulse compression device, the first ring, second ring, narrow reflection spectrum of fiber grating and fiber coupler and on single-mode fiber; the laser amplification device are connected by optical fiber pulse compression device, the first circulator, single mode optical fiber and optical fiber coupler with second ring, second ring is again through the optical fiber connected to the laser amplifying device; the narrow reflection spectrum of fiber grating on the circulator is respectively connected with the first and the second ring shaped device through the optical fiber. The invention is an all fiber structure, more compact and stable laser; wavelength spacing and number of fiber grating of the invention can be adjusted, more controllable, the wavelength and wavelength interval control on fiber grating, low working wavelength and can flexibly control the pulse repetition frequency, pulse repetition frequency can achieve very high and very narrow pulse width.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種高穩(wěn)高重頻鎖模脈沖光纖激光器
本專利技術(shù)涉及一種光纖激光器，具體是一種高穩(wěn)高重頻鎖模脈沖光纖激光器。
技術(shù)介紹
鎖模脈沖激光由于其極窄的脈寬和極高的峰值功率在激光加工及金屬表面等離子體激發(fā)方面有很強(qiáng)的應(yīng)用，而高重頻鎖模激光更是在高精度激光加工領(lǐng)域有著很大的需求。超短脈沖光纖激光器由于腔長的限制，通常都工作在較低的脈沖重復(fù)頻率(MHz量級(jí))，實(shí)現(xiàn)高重頻超短脈沖光纖激光器的技術(shù)難點(diǎn)在于：如何通過可控的光譜濾波方式，選擇出N個(gè)穩(wěn)定的等波長間隔的縱模波長參與鎖模，以提高脈沖的重復(fù)頻率。目前很多高重頻鎖模的光纖激光器大多采用在腔內(nèi)加入光學(xué)F-P濾波裝置來實(shí)現(xiàn)對(duì)激光縱模的選擇，從而實(shí)現(xiàn)鎖模脈沖的高次諧波。但由于光學(xué)F-P濾波器對(duì)反射面平整度及平行度要求極高，因此實(shí)現(xiàn)難度大，穩(wěn)定性低，且難以靈活控制。光纖光柵器件可以作為窄帶寬、低損耗的濾波元件，但由于光纖光柵通常為反射型濾波器件，但在鎖模光纖激光器內(nèi)引入多個(gè)光纖光柵濾波器的同時(shí)，難以保證所對(duì)應(yīng)多個(gè)波長的光程相等，因此導(dǎo)致鎖模困難。針對(duì)上述問題，現(xiàn)提供一種解決方案。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種基于光纖光柵串的高重復(fù)頻率光纖被動(dòng)鎖模光纖激光器，全新光路設(shè)計(jì)中引入多個(gè)光纖光柵濾波器，設(shè)計(jì)了一種等光程光路結(jié)構(gòu)，解決現(xiàn)有技術(shù)問題。本專利技術(shù)的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種高穩(wěn)高重頻鎖模脈沖光纖激光器，其由激光放大裝置、脈沖壓窄裝置、第一環(huán)形器、第二環(huán)形器、窄反射譜光纖光柵串、光纖耦合器以及單模光纖組成；所述激光放大裝置通過光纖依次連接脈沖壓窄裝置、第一環(huán)形器、單模光纖、光纖耦合器與第二環(huán)形器，第二環(huán)形器通過光纖再次連接至所述激光放大裝置；所述窄反射譜光纖光柵串通過光纖分別連接第一環(huán)形器與第二環(huán)形器。所述窄反射譜光纖光柵串由不少于一個(gè)的光纖光柵串聯(lián)構(gòu)成。所述激光放大裝置為半導(dǎo)體光放大器、基于稀土摻雜光纖的光纖放大結(jié)構(gòu)或基于拉曼效應(yīng)的拉曼光纖放大結(jié)構(gòu)。所述脈沖壓窄裝置為基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)效應(yīng)的脈沖壓窄機(jī)制或基于非線性光纖環(huán)鏡的脈沖壓窄機(jī)制或基于半導(dǎo)體可飽和吸收體的脈沖壓窄機(jī)制。所述窄反射譜光纖光柵串中每個(gè)光纖光柵的中心反射波長相差激光器縱模間隔或縱模間隔的整數(shù)倍。振蕩脈沖經(jīng)所述激光放大裝置得到有效放大形成初試脈沖，再經(jīng)過脈沖壓窄裝置被壓窄整形，經(jīng)由第一環(huán)形器和窄反射譜光纖光柵串選出若干支縱模繼續(xù)參與諧振，再經(jīng)由第二環(huán)形器和窄反射譜光纖光柵串反射，對(duì)不同縱模進(jìn)行光程補(bǔ)償，使得每支縱模運(yùn)轉(zhuǎn)一周經(jīng)過的光程相等，使得不同縱模達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)域干涉以形成穩(wěn)定的鎖模脈沖，得到的鎖模脈沖經(jīng)由光纖耦合器輸出。本專利技術(shù)的有益效果：本專利技術(shù)為全光纖結(jié)構(gòu)，激光器更加緊湊穩(wěn)定；且本專利技術(shù)中光纖光柵的反射波長間距及數(shù)目可調(diào)，可控性更強(qiáng)，通過控制光纖光柵串的波長和波長間隔，即可靈活低控制工作波長和脈沖重復(fù)頻率，可實(shí)現(xiàn)極高的脈沖重復(fù)頻率和極窄的脈沖寬度。附圖說明為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，下面結(jié)合附圖對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步的說明。圖1為本專利技術(shù)一種高穩(wěn)高重頻鎖模脈沖光纖激光器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為實(shí)施例中不同縱模運(yùn)轉(zhuǎn)一周經(jīng)過的光程示意圖。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本專利技術(shù)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本專利技術(shù)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本專利技術(shù)保護(hù)的范圍。如圖1所示，一種高穩(wěn)高重頻鎖模脈沖光纖激光器，由激光放大裝置4、脈沖壓窄裝置5、第一環(huán)形器1、第二環(huán)形器2、窄反射譜光纖光柵串、光纖耦合器6以及單模光纖7組成；激光放大裝置4通過光纖依次連接脈沖壓窄裝置5、第一環(huán)形器1、單模光纖7、光纖耦合器6與第二環(huán)形器2，第二環(huán)形器2通過光纖再次連接至激光放大裝置4；窄反射譜光纖光柵串通過光纖分別連接第一環(huán)形器1與第二環(huán)形器2；其中，窄反射譜光纖光柵串由不少于一個(gè)的光纖光柵3串聯(lián)構(gòu)成；窄反射譜光纖光柵串的窄譜反射特性可以由短周期光纖光柵的高次諧波耦合來實(shí)現(xiàn)；每個(gè)光纖光柵的中心波長通過TEC溫控方式或PZT等機(jī)械拉伸方式控制；激光放大裝置4可以為半導(dǎo)體光放大器、基于稀土摻雜光纖的光纖放大結(jié)構(gòu)或基于拉曼效應(yīng)的拉曼光纖放大結(jié)構(gòu)；脈沖壓窄裝置5可以為基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)效應(yīng)(NPR)的脈沖壓窄機(jī)制或基于非線性光纖環(huán)鏡(NALM)的脈沖壓窄機(jī)制或基于半導(dǎo)體可飽和吸收體的脈沖壓窄機(jī)制；激光沿逆時(shí)針方向運(yùn)轉(zhuǎn)，其單向性由第一環(huán)形器1、第二環(huán)形器2保證；其中，窄反射譜光纖光柵串中每個(gè)光纖光柵的中心反射波長相差激光器縱模間隔或縱模間隔的整數(shù)倍；腔內(nèi)隨機(jī)振蕩脈沖經(jīng)激光放大裝置4得到有效放大形成初試脈沖，再經(jīng)過脈沖壓窄裝置5被壓窄整形，經(jīng)由第一環(huán)形器1和窄反射譜光纖光柵串選出若干支縱模繼續(xù)參與諧振，再經(jīng)由第二環(huán)形器2和窄反射譜光纖光柵串反射，對(duì)不同縱模進(jìn)行光程補(bǔ)償，使得每支縱模運(yùn)轉(zhuǎn)一周經(jīng)過的光程相等，從而使得不同縱模可以達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)域干涉以形成穩(wěn)定的鎖模脈沖，得到的鎖模脈沖經(jīng)由光纖耦合器6輸出。激光器的縱模間隔以及脈沖基頻由激光器腔長決定：其中c為光速，n為光纖折射率，L為激光器所有光纖長度之和，光纖光柵串的中心反射波長的間隔決定了脈沖的高次諧波階數(shù)N：其中λ為激光器中心波長，Δλ為光柵串的中心波長間隔，因此通過調(diào)節(jié)波長間隔和單模光纖長度即可實(shí)現(xiàn)脈沖重復(fù)頻率調(diào)節(jié)。如圖2所示，以兩根窄反射譜光纖光柵為例，闡述了不同縱模運(yùn)轉(zhuǎn)一周經(jīng)過的光程相等，其中實(shí)線和虛線分別對(duì)應(yīng)光纖光柵1和光纖光柵2反射波長對(duì)應(yīng)的縱模運(yùn)轉(zhuǎn)一周經(jīng)過的光程，非反射波長的光在光纖光柵處為全透射，因此其他波長不滿足單向運(yùn)轉(zhuǎn)條件從而沒辦法繼續(xù)參與諧振。拓展到光纖光柵串時(shí)，則所有縱模運(yùn)轉(zhuǎn)一周經(jīng)過的光程相等，且光柵數(shù)目可控，光柵間光纖長度無需調(diào)節(jié)。相對(duì)于使用光學(xué)F-P多波長濾波器的傳統(tǒng)方案，由于本專利技術(shù)為全光纖結(jié)構(gòu)，因此激光器更加緊湊穩(wěn)定。且本專利技術(shù)中光纖光柵的反射波長間距及數(shù)目可調(diào)，因此本專利技術(shù)的可控性更強(qiáng)，通過控制光纖光柵串的波長和波長間隔，即可靈活低控制工作波長和脈沖重復(fù)頻率，理論上，只要使用足夠數(shù)量的光纖光柵濾波器，就可實(shí)現(xiàn)極高的脈沖重復(fù)頻率和極窄的脈沖寬度。以上公開的本專利技術(shù)優(yōu)選實(shí)施例只是用于幫助闡述本專利技術(shù)。優(yōu)選實(shí)施例并沒有詳盡敘述所有的細(xì)節(jié)，也不限制該專利技術(shù)僅為所述的具體實(shí)施方式。顯然，根據(jù)本說明書的內(nèi)容，可作很多的修改和變化。本說明書選取并具體描述這些實(shí)施例，是為了更好地解釋本專利技術(shù)的原理和實(shí)際應(yīng)用，從而使所屬
技術(shù)人員能很好地理解和利用本專利技術(shù)。本專利技術(shù)僅受權(quán)利要求書及其全部范圍和等效物的限制。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種高穩(wěn)高重頻鎖模脈沖光纖激光器，其特征在于，其由激光放大裝置(4)、脈沖壓窄裝置(5)、第一環(huán)形器(1)、第二環(huán)形器(2)、窄反射譜光纖光柵串、光纖耦合器(6)以及單模光纖(7)組成；所述激光放大裝置(4)通過光纖依次連接脈沖壓窄裝置(5)、第一環(huán)形器(1)、單模光纖(7)、光纖耦合器(6)與第二環(huán)形器(2)，第二環(huán)形器(2)通過光纖再次連接至所述激光放大裝置(4)；所述窄反射譜光纖光柵串通過光纖分別連接第一環(huán)形器(1)與第二環(huán)形器(2)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種高穩(wěn)高重頻鎖模脈沖光纖激光器，其特征在于，其由激光放大裝置(4)、脈沖壓窄裝置(5)、第一環(huán)形器(1)、第二環(huán)形器(2)、窄反射譜光纖光柵串、光纖耦合器(6)以及單模光纖(7)組成；所述激光放大裝置(4)通過光纖依次連接脈沖壓窄裝置(5)、第一環(huán)形器(1)、單模光纖(7)、光纖耦合器(6)與第二環(huán)形器(2)，第二環(huán)形器(2)通過光纖再次連接至所述激光放大裝置(4)；所述窄反射譜光纖光柵串通過光纖分別連接第一環(huán)形器(1)與第二環(huán)形器(2)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高穩(wěn)高重頻鎖模脈沖光纖激光器，其特征在于，所述窄反射譜光纖光柵串由不少于一個(gè)的光纖光柵(3)串聯(lián)構(gòu)成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高穩(wěn)高重頻鎖模脈沖光纖激光器，其特征在于，所述激光放大裝置(4)為半導(dǎo)體光放大器、基于稀土摻雜光纖的光纖放大結(jié)構(gòu)或基于拉曼效應(yīng)的拉曼光纖放大結(jié)構(gòu)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳國梁，周勇，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：合肥脈銳光電技術(shù)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：安徽,34