專(zhuān)利名稱(chēng)：全光纖化兩路環(huán)形激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光纖激光器，特別是一種全光纖化兩路環(huán)形激光器，以實(shí)現(xiàn)兩路環(huán)形激光器輸出功率和縱模的自穩(wěn)定以及互相之間相位鎖定。
背景技術(shù)：
在光纖激光器的應(yīng)用中，對(duì)輸出功率，模式穩(wěn)定性和相位穩(wěn)定性的要求都越來(lái)越高。普通的環(huán)形光纖激光器需要使用隔離器或光纖光柵等器件來(lái)實(shí)現(xiàn)激光器的振蕩和模式的選擇，不僅降低了激光器的出光效率，限制了輸出功率的提升，也增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，且輸出的激光不具有確定的相位關(guān)系。這些缺點(diǎn)限制了其在干涉測(cè)量、通信、傳感和材料加工方面的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有環(huán)形激光器的問(wèn)題，提供一種全光纖化兩路環(huán)形激光器，該環(huán)形激光器排除了光纖光柵和隔離器等現(xiàn)有器件對(duì)輸出功率的限制，并可實(shí)現(xiàn)輸出模式自穩(wěn)定和互相之間相位自鎖定。本發(fā)明技術(shù)解決方案如下:一種全光纖化兩路環(huán)形激光器，其特點(diǎn)在于包括兩個(gè)具有相同結(jié)構(gòu)的環(huán)形激光器，所述的環(huán)形激光器的構(gòu)成是:一段稀土離子摻雜光纖兩端分別與泵浦合束器的輸出端和2 X 2光纖分束器的第二端口相連，所述的2 X 2光纖分束器的第三端口再通過(guò)光纖與所述的泵浦合束器的第二輸入端連接，構(gòu)成一個(gè)環(huán)形激光器，泵浦源的輸出端與所述的泵浦合束器的第一輸入端相連，兩個(gè)環(huán)形激光器的2X2光纖分束器的第四端口通過(guò)光纖連接，兩個(gè)2X2光纖分束器的第一端口作為激光輸出端。所述的稀土離子摻雜光纖是雙包層光纖或單包層光纖，對(duì)泵浦光的吸收在3dB到30dB之間。所述的泵浦合束器是熔融拉錐型合束器或波分復(fù)用器。所述的2X2光纖分束器的第二端口和第三端口是同一根光纖的兩端，第一端口和第四端口是另一根光纖的兩端，耦合分光比在50%到99.9%之間。本發(fā)明技術(shù)解決原理:當(dāng)兩個(gè)環(huán)形激光器的泵浦源同時(shí)注入泵浦光時(shí)，每個(gè)激光器都可以激發(fā)沿順時(shí)針?lè)较蚝湍鏁r(shí)針?lè)较騻鞑サ募す?。為方便表述，將圖1中左邊激光器中沿順時(shí)針?lè)较騻鞑サ募す夥Q(chēng)為“有效光”，沿逆時(shí)針?lè)较騻鞑サ募す夥Q(chēng)為“控制光”;而在右邊激光器中則反之，沿順時(shí)針?lè)较虿サ募す夥Q(chēng)為“控制光”，沿逆時(shí)針?lè)较騻鞑サ募す夥Q(chēng)為“有效光”。每個(gè)環(huán)形激光器的“控制光”經(jīng)過(guò)2X2光纖分束器以后都會(huì)有一部分進(jìn)入另外一個(gè)環(huán)形激光器，且傳播方向與另一個(gè)環(huán)形激光器的“有效光”相同。所以在每個(gè)環(huán)形激光器中，“有效光”在模式競(jìng)爭(zhēng)中會(huì)處于有利位置。在實(shí)際情況中，兩個(gè)激光器會(huì)盡量追求對(duì)稱(chēng)，但不可能做到完全對(duì)稱(chēng)，那么上述的模式競(jìng)爭(zhēng)就會(huì)使得每個(gè)環(huán)形激光器中“有效光”越來(lái)越強(qiáng)，“控制光”越來(lái)越弱，直到有一個(gè)激光器中的控制光消失為止，此時(shí)另外一個(gè)激光器中的“控制光”也會(huì)十分微弱。這樣，幾乎所有的泵浦光都會(huì)被用于激發(fā)“有效光”作為輸出光，使得輸出功率最大化，且輸出的模式穩(wěn)定。由于每個(gè)環(huán)形激光器中的“控制光”都會(huì)部分耦合到另外一個(gè)激光器中加強(qiáng)“有效光”的振蕩，且共用同一個(gè)諧振腔，所以?xún)蓚€(gè)激光器輸出光互相之間的相位關(guān)系具有確定關(guān)系。本發(fā)明的技術(shù)效果:與在先技術(shù)相比，本發(fā)明具有體積小，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，無(wú)需隔離器和光纖光柵，成本低廉。最大的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需主動(dòng)控制就能實(shí)現(xiàn)輸出激光模式自穩(wěn)定以及兩路激光器之間相位鎖定，可以提高輸出功率。


圖1為本發(fā)明全光纖化兩路環(huán)形激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明中2X2光纖分束器端口示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。先請(qǐng)參閱圖1，圖1為全光纖化兩路環(huán)形激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。由圖可見(jiàn)，本發(fā)明全光纖化兩路環(huán)形激光器包括兩個(gè)具有相同結(jié)構(gòu)的環(huán)形激光器，一段稀土離子摻雜光纖I兩端分別與泵浦合束器2的輸出端和2 X 2光纖分束器3的第二端口 6相連，所述的2 X 2光纖分束器3的第三端口 7再通過(guò)光纖與所述的泵浦合束器2的第二輸入端連接，構(gòu)成一個(gè)環(huán)形激光器，泵浦源4的輸出端與所述的泵浦合束器2的第一輸入端相連，兩個(gè)環(huán)形激光器的2 X 2光纖分束器3的第四端口通過(guò)光纖連接，兩個(gè)2 X 2光纖分束器3的第一端口 5作為激光輸出端。所述的稀土離子摻雜光纖I是雙包層光纖或單包層光纖，對(duì)泵浦光的吸收在3dB到30dB之間。所述的泵浦合束器2是熔融拉錐型合束器或波分復(fù)用器。泵浦源4輸出的泵浦光通過(guò)泵浦合束器2注入到環(huán)形激光器中。光纖分束器3各個(gè)端口的使用可參閱圖2。所述的2 X 2光纖分束器3的第二端口
(6)和第三端口 7是同一根光纖的兩端，第一端口 5和第四端口 8是另一根光纖的兩端，耦合分光比在50%到99.9%之間。下面是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的構(gòu)成和相關(guān)的器件參數(shù):每個(gè)激光器中的增益光纖采用纖芯直徑10微米，內(nèi)包層直徑125微米的摻鐿離子雙包層光纖，長(zhǎng)度為5米，對(duì)泵浦光的吸收為20dB。增益光纖一端連接一個(gè)耦合分光比90%的2 X 2光纖分束器，另一端連接一個(gè)1064/975納米波分復(fù)用器，光纖分束器再和波分復(fù)用器連接就構(gòu)成一個(gè)環(huán)形腔。一個(gè)最大功率為25W，波長(zhǎng)為975納米的半導(dǎo)體泵浦源輸出的泵浦光通過(guò)波分復(fù)用器注入到環(huán)形激光器中。兩個(gè)這樣的環(huán)形激光器中的光纖分束器互相之間連接起來(lái)。光纖分束器剩下的最后一個(gè)端口作為輸出端。同時(shí)開(kāi)啟兩個(gè)泵浦源，然后緩慢增加泵浦源的輸出功率直到最大值，總的輸出功率達(dá)到30W，兩束輸出激光的固定相位差為/2。
實(shí)驗(yàn)表明，本發(fā)明系統(tǒng)體積小，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，無(wú)需隔離器和光纖光柵，成本低廉，無(wú)需主動(dòng)控制就能實(shí)現(xiàn)輸出激光模式自穩(wěn)定以及兩路激光器之間相位鎖定，實(shí)現(xiàn)高功率輸出。
權(quán)利要求
1.一種全光纖化兩路環(huán)形激光器，其特征在于其構(gòu)成包括兩個(gè)具有相同結(jié)構(gòu)的環(huán)形激光器，一段稀土離子摻雜光纖(I)兩端分別與泵浦合束器(2)的輸出端和2X2光纖分束器(3)的第二端口(6)相連，所述的2X2光纖分束器(3)的第三端口(7)再通過(guò)光纖與所述的泵浦合束器(2)的第二輸入端連接，構(gòu)成一個(gè)環(huán)形激光器，泵浦源(4)的輸出端與所述的泵浦合束器(2)的第一輸入端相連，兩個(gè)環(huán)形激光器的2X2光纖分束器(3)的第四端口通過(guò)光纖連接，兩個(gè)2X2光纖分束器(3)的第一端口(5)作為激光輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的全光纖化兩路環(huán)形激光器，其特征在于:所述的稀土離子摻雜光纖(I)是雙包層光纖或單包層光纖，對(duì)泵浦光的吸收在3dB到30dB之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的全光纖化兩路環(huán)形激光器，其特征在于:所述的泵浦合束器(2)是熔融拉錐型合束器或波分復(fù)用器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的全光纖化兩路環(huán)形激光器，其特征在于:所述的2X2光纖分束器(3)的第二端口(6)和第三端口(7)是同一根光纖的兩端，第一端口(5)和第四端口(8)是另一根光纖的兩端，耦合分光比在50%到99.9%之間。
全文摘要
一種全光纖化兩路環(huán)形激光器，包括兩個(gè)具有相同結(jié)構(gòu)的環(huán)形激光器，所述的環(huán)形激光器的構(gòu)成是一段稀土離子摻雜光纖兩端分別與泵浦合束器的輸出端和2×2光纖分束器的第二端口相連，所述的2×2光纖分束器的第三端口再通過(guò)光纖與所述的泵浦合束器的第二輸入端連接，構(gòu)成一個(gè)環(huán)形激光器，泵浦源的輸出端與所述的泵浦合束器的第一輸入端相連，兩個(gè)環(huán)形激光器的2×2光纖分束器的第四端口通過(guò)光纖連接，兩個(gè)2×2光纖分束器的第一端口作為激光輸出端。本發(fā)明具有體積小，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，無(wú)需隔離器和光纖光柵，成本低廉，無(wú)需主動(dòng)控制就能實(shí)現(xiàn)輸出激光模式自穩(wěn)定以及兩路激光器之間相位鎖定。
文檔編號(hào)H01S3/067GK103094820SQ20131001685
公開(kāi)日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2013年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月17日
發(fā)明者周軍, 劉厚康, 何兵 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所