一種基于啁啾光纖光柵的鎖模光纖激光放大系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光放大技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于啁啾光纖光柵的鎖模光纖激光放大系統(tǒng)
【背景技術(shù)】
[0002]通常，使用最廣泛的是摻雜稀土材料的激光介質(zhì)包括摻雜Yb3+Nd3+、Er3+、H03+、Tm3+等離子材料。最普遍的摻Y(jié)b3+離子光纖激光器在970?978nm半導(dǎo)體激光栗浦下發(fā)出1.Ο-?.61μπι 的激光英國南安普頓大學(xué)已經(jīng)制備出 1800W 高功率激光器 。此外南安普頓大學(xué)還對(duì)摻Er3+光纖激光器進(jìn)行了長時(shí)間研究制造出了激光波長位于通信窗口的Er3+光纖激光器，其輸出功率達(dá)到150W。美國NP Photonoics公司亞利桑那大學(xué)也制造出性能優(yōu)良的摻Er3+光纖激光器并且進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用。位于美國馬薩諸塞州牛津市的IPG公司設(shè)計(jì)出準(zhǔn)連續(xù)高脈沖能量YSL-600、6000-QCM-AC型號(hào)的光纖激光器平均功率600W最高峰值功率6000W最大脈沖持續(xù)時(shí)間1ms最大占空比10其轉(zhuǎn)換效率達(dá)到30可進(jìn)行快速加工、焊接、打孔等工藝操作。
[0003]光纖激光器具有體積小、重量輕、轉(zhuǎn)換效率高、輸出激光光束質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，因此近年來得到迅猛發(fā)展。特別是鎖模光纖激光器由于能夠超短脈沖激光，在探測診斷、生物醫(yī)藥、精密微加工和軍事等眾多領(lǐng)域有著廣闊的前景，光纖激光鎖模技術(shù)近些年來發(fā)展迅速。但是，由于光纖色散嚴(yán)重影響鎖模效果，當(dāng)栗浦功率提高到一定程度，引發(fā)脈沖分裂。所以為了得到高峰值功率的超快鎖模脈沖，鎖模光纖激光器需要后級(jí)的放大整形裝置。
[0004]因此，需要一種能有效利用寬帶啁啾光纖光柵和色散補(bǔ)償光纖對(duì)低能量鎖模脈沖激光放大的基于啁啾光纖光柵的鎖模光纖激光放大系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種基于啁啾光纖光柵的鎖模光纖激光放大系統(tǒng)，所述的放大系統(tǒng)包括鎖模光纖激光器、波分復(fù)用器、栗浦源和增益光纖，所述放大系統(tǒng)還包括第一啁啾光纖、第二啁啾光纖、第一環(huán)形器、第二環(huán)形器和色散補(bǔ)償光纖；
[0006]所述鎖模激光器的輸出端與第一環(huán)形器連接，所述第一啁啾光纖短周期的一端與所述第一環(huán)形器連接；
[0007]所述色散補(bǔ)償光纖輸出端與第二環(huán)形器連接，所述第二啁啾光纖長周期的一端與所述第二環(huán)形器連接；
[0008]所述第一環(huán)形器輸出端依次連接波分復(fù)用器、增益光纖、色散補(bǔ)償光纖輸入端;所述波分復(fù)用器與栗浦源的輸出端連接；
[0009]所述第一啁啾光纖與所述第二啁啾光纖相反設(shè)置，通過所述第一啁啾光纖短周期的一端引入的激光長波分量時(shí)延長，短波分量時(shí)延短，通過所述第二啁啾光纖光柵長周期的一端引入的激光短波分量時(shí)延長，長波分量時(shí)延短，所述第一啁啾光纖與所述第二啁啾光纖引起的激光時(shí)延相反。
[0010]在一個(gè)方面，所述的激光放大系統(tǒng)，所述的栗浦源包括激光器和尾纖。[0011 ] 在一個(gè)方面，所述的激光放大系統(tǒng)，所述激光器的功率大于600mW，所述激光器輸出的激光中心波長為975nm。
[0012]在一個(gè)方面，所述的激光放大系統(tǒng)，所述尾纖為單模光纖。
[0013]在一個(gè)方面，所述的激光放大系統(tǒng)，所述的鎖模激光器輸出的鎖模激光波長為1μm_2ym0
[0014]在一個(gè)方面，所述的激光放大系統(tǒng)，所述的增益光纖為高濃度保偏摻鉺光纖。
[0015]本發(fā)明提供的一種基于啁啾光纖的鎖模光纖激光放大系統(tǒng)，通過第一啁啾光纖實(shí)現(xiàn)脈沖放大和色散補(bǔ)償光纖實(shí)現(xiàn)色散補(bǔ)償，后通過第二啁啾光纖實(shí)現(xiàn)脈沖壓縮，最終實(shí)現(xiàn)了能量放大的目的，整個(gè)系統(tǒng)采用全光纖結(jié)構(gòu)，易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
[0016]應(yīng)當(dāng)理解，前述大體的描述和后續(xù)詳盡的描述均為示例性說明和解釋，并不應(yīng)當(dāng)用作對(duì)本發(fā)明所要求保護(hù)內(nèi)容的限制。
【附圖說明】
[0017]參考隨附的附圖，本發(fā)明更多的目的、功能和優(yōu)點(diǎn)將通過本發(fā)明實(shí)施方式的如下描述得以闡明，其中:
[0018]圖1示意性示出了本發(fā)明啁啾光纖光柵脈沖展寬的系統(tǒng)示意圖；
[0019]圖2示出了本發(fā)明啁啾光纖光柵脈沖放大示意圖；
[0020]圖3示出了本發(fā)明實(shí)施例中激光從啁啾光纖短周期的一端反射的工作原理圖；
[0021 ]圖4示出了本發(fā)明啁啾光纖光柵脈沖壓縮示意圖；
[0022]圖5示出了本發(fā)明實(shí)施例中激光從啁啾光纖長周期的一端反射的工作原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]通過參考示范性實(shí)施例，本發(fā)明的目的和功能以及用于實(shí)現(xiàn)這些目的和功能的方法將得以闡明。然而，本發(fā)明并不受限于以下所公開的示范性實(shí)施例;可以通過不同形式來對(duì)其加以實(shí)現(xiàn)。說明書的實(shí)質(zhì)僅僅是幫助相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員綜合理解本發(fā)明的具體細(xì)節(jié)。
[0024]在下文中，將參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。在附圖中，相同的附圖標(biāo)記代表相同或類似的部件，或者相同或類似的步驟。
[0025]如圖1所示本發(fā)明啁啾光纖光柵脈沖展寬的系統(tǒng)示意圖，本實(shí)施例中，所述的基于啁啾光纖光柵的鎖模光纖激光放大系統(tǒng)包括鎖模光纖激光器101、波分復(fù)用器104、栗浦源105和增益光纖106，所述的激光放大系統(tǒng)還包括第一啁啾光纖103、第二啁啾光纖109、第一環(huán)形器102、第二環(huán)形器108和色散補(bǔ)償光纖107。
[0026]鎖模激光器101的輸出端與第一環(huán)形器102連接，第一啁啾光纖103短周期的一端與所述第一環(huán)形器102連接；
[0027]色散補(bǔ)償光纖107的輸出端與第二環(huán)形器108連接，第二啁啾光纖109長周期的一端與所述第二環(huán)形器108連接；
[0028]第一環(huán)形器102輸出端依次連接波分復(fù)用器104、增益光纖106、色散補(bǔ)償光纖107的輸入端;波分復(fù)用器104與栗浦源105的輸出端連接。
[0029]鎖模激光器1I射出低能量超短脈沖激光，輸出的鎖模激光波長為1μπι-2μπι，經(jīng)過第一環(huán)形器102射入到第一啁啾光纖103短周期的一端(Α端)，如圖2所示本發(fā)明啁啾光纖光柵脈沖放大示意圖。激光在第一啁啾光纖103中，不同波長的入射光在光纖光柵的不同位置反射，并且具有不同的時(shí)延，其中短波長分量入1經(jīng)受的時(shí)延短，長波長分量入2和/或λ3的時(shí)延長，如圖3所示的本發(fā)明實(shí)施例中激光從啁啾光纖短周期的一端反射的工作原理圖。經(jīng)過第一啁啾光纖103反射后激光脈沖長波分量得到展寬，反射后的波長分量A1J2和λ3回到第一環(huán)形器102，經(jīng)第一環(huán)形器102射出的激光進(jìn)入波分復(fù)用器104，栗浦源105發(fā)出的光同時(shí)進(jìn)入波分復(fù)用器104，激光與栗浦源105發(fā)出的光在波分復(fù)用器104中進(jìn)行耦合后傳輸至增益光纖106中，增益光纖106為高濃度保偏摻鉺光纖，激光通過增益光纖106后發(fā)生脈沖展寬，光信號(hào)能量得到增大，之后激光攝入到色散補(bǔ)償光纖107中，激光在色散補(bǔ)償光纖107中將光纖中傳輸?shù)募t移分量趕上藍(lán)移分量，使脈沖壓縮而達(dá)到色散補(bǔ)償?shù)哪康?。?jīng)由色散補(bǔ)償光纖107射出的高能量激光脈沖進(jìn)入到第二環(huán)形器108，經(jīng)過第二環(huán)形器108射入到第二啁啾光纖109長周期的一端(B端)，如圖4所示的本發(fā)明啁啾光纖光柵脈沖壓縮示意圖。高能激光脈沖在第二啁啾光纖109中，不同波長的入射光在光纖光柵的不同位置反射，并且具有不同的時(shí)延，其中短波長分量λ?經(jīng)受的時(shí)延長，長波長分量λ2和/或λ3的時(shí)延短，如圖5所不的本發(fā)明實(shí)施例中激光從啁啾光纖長周期的一端反射的工作原理圖。經(jīng)過第二啁啾光纖109后高能激光脈沖得到壓縮。激光脈沖在傳輸過程中，在第一啁啾光纖103短周期的一端(Α端)反射光引入的時(shí)延與第二啁啾光纖109長周期一端(B端)反射光引入的時(shí)延正好相反，二者引入的時(shí)延差相互抵消，使脈沖寬度得以恢復(fù)。
[0030]本實(shí)施例中，所提供的一種基于啁啾光纖光柵的鎖模光纖激光放大系統(tǒng)，栗浦源105包括激光器和尾纖，激光器作為光源提供光信號(hào)，所述激光器的功率大于600mW，輸出的激光中心波長為975nm。所述的尾纖為單模光纖，尾纖用于與波分復(fù)用器104的連接。
[0031 ]優(yōu)選地，所述的鎖模激光器輸出的鎖模激光波長為1μηι-2μηι。
[0032]優(yōu)選地，所述的增益光纖為高濃度保偏摻鉺光纖。
[0033]本發(fā)明提供的一種基于啁啾光纖的鎖模光纖激光放大系統(tǒng)，通過第一啁啾光纖103實(shí)現(xiàn)脈沖放大和增益光纖106使脈沖信號(hào)的增強(qiáng)，激光脈沖在傳輸過程中經(jīng)過色散補(bǔ)償光纖107實(shí)現(xiàn)色散補(bǔ)償，之后通過第二啁啾光纖109實(shí)現(xiàn)脈沖壓縮，最終實(shí)現(xiàn)了能量放大的目的，整個(gè)系統(tǒng)采用全光纖結(jié)構(gòu)，易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
[0034]結(jié)合這里披露的本發(fā)明的說明和實(shí)踐，本發(fā)明的其他實(shí)施例對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員都是易于想到和理解的。說明和實(shí)施例僅被認(rèn)為是示例性的，本發(fā)明的真正范圍和主旨均由權(quán)利要求所限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于啁啾光纖光柵的鎖模光纖激光放大系統(tǒng)，所述的放大系統(tǒng)包括鎖模光纖激光器、波分復(fù)用器、栗浦源和增益光纖，其特征在于，所述放大系統(tǒng)還包括第一啁啾光纖、第二啁啾光纖、第一環(huán)形器、第二環(huán)形器和色散補(bǔ)償光纖； 所述鎖模激光器的輸出端與第一環(huán)形器連接，所述第一啁啾光纖短周期的一端與所述第一環(huán)形器連接； 所述色散補(bǔ)償光纖輸出端與第二環(huán)形器連接，所述第二啁啾光纖長周期的一端與所述第二環(huán)形器連接;所述第一環(huán)形器輸出端依次連接波分復(fù)用器、增益光纖、色散補(bǔ)償光纖輸入端;所述波分復(fù)用器與栗浦源的輸出端連接； 所述第一啁啾光纖與所述第二啁啾光纖相反設(shè)置，通過所述第一啁啾光纖短周期的一端引入的激光長波分量時(shí)延長，短波分量時(shí)延短，通過所述第二啁啾光纖光柵長周期的一端引入的激光短波分量時(shí)延長，長波分量時(shí)延短，所述第一啁啾光纖與所述第二啁啾光纖引起的激光時(shí)延相反。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大系統(tǒng)，其特征在于，所述的栗浦源包括激光器和尾纖。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的放大系統(tǒng)，其特征在于，所述激光器的功率大于600mW，所述激光器輸出的激光中心波長為975nm。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的放大系統(tǒng)，其特征在于，所述尾纖為單模光纖，所述尾纖與波分復(fù)用器連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大系統(tǒng)，其特征在于，所述的鎖模激光器輸出的鎖模激光波長為 1μηι-2μηι06.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大系統(tǒng)，其特征在于，所述的增益光纖為高濃度保偏摻鉺光纖。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于啁啾光纖光柵的鎖模光纖激光放大系統(tǒng)，所述的放大系統(tǒng)包括鎖模光纖激光器、波分復(fù)用器、泵浦源和增益光纖，所述放大系統(tǒng)還包括第一啁啾光纖、第二啁啾光纖、第一環(huán)形器、第二環(huán)形器和色散補(bǔ)償光纖；所述鎖模激光器的輸出端與第一環(huán)形器連接，所述第一啁啾光纖短周期的一端與所述第一環(huán)形器連；所述色散補(bǔ)償光纖輸出端與第二環(huán)形器連接，所述第二啁啾光纖長周期的一端與所述第二環(huán)形器連接；所述第一環(huán)形器輸出端依次連接波分復(fù)用器、增益光纖、色散補(bǔ)償光纖輸入端；所述波分復(fù)用器與泵浦源的輸出端連接。
【IPC分類】H01S3/067, H01S3/098
【公開號(hào)】CN105633780
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610213067
【發(fā)明人】祝連慶, 孟闊, 駱飛, 董明利, 辛璟燾, 劉鋒, 婁小平
【申請(qǐng)人】北京信息科技大學(xué)
【公開日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2016年4月7日