基于受激布里淵散射的全光纖化調(diào)q光纖激光器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于受激布里淵散射的全光纖化調(diào)Q光纖激光器，它包括低反射率光纖光柵、激光合束器、摻鐿雙包層有源光纖、摻Sm3+單模光纖、高反射率光纖光柵和多個(gè)泵浦源，并且摻Sm3+單模光纖的芯徑比摻鐿雙包層有源光纖的芯徑小，激光合束器具有第一合束連接端、第二合束連接端和泵浦輸入端。第一合束連接端與低反射率光纖光柵相連接，泵浦輸入端分別與多個(gè)泵浦源的輸入端相連接，第二合束連接端與摻鐿雙包層有源光纖的一端相連接，摻鐿雙包層有源光纖的另一端與摻Sm3+單模光纖的一端相熔接，摻Sm3+單模光纖的另一端與高反射率光纖光柵相連接。本發(fā)明具有被動(dòng)調(diào)Q功能，而且自調(diào)Q穩(wěn)定性好，提高脈沖峰值功率及減小脈沖寬度。
【專利說(shuō)明】基于受激布里淵散射的全光纖化調(diào)Q光纖激光器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于受激布里淵散射的全光纖化調(diào)Q光纖激光器，屬于激光【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，包層抽運(yùn)技術(shù)是在20世紀(jì)80年代后期出現(xiàn)的，這一技術(shù)的出現(xiàn)使光纖激光器的功率水平有了巨大的提高，目前連續(xù)激光功率最高已達(dá)10 kff( IPG公司)。采用包層抽運(yùn)技術(shù)構(gòu)成的光纖激光器，其結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、可廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、激光測(cè)距、遙感技術(shù)、工業(yè)加工和參量振蕩等，特別是要求使用高功率光源的眾多領(lǐng)域。所以光纖激光器在最近幾年倍受:青睞。
[0003]對(duì)于許多應(yīng)用來(lái)說(shuō)，需要有高峰值功率的脈沖光源，Q開關(guān)技術(shù)是獲得高峰值功率的有效方法。通常的調(diào)Q激光器，光脈沖寬度與腔長(zhǎng)成正比，要獲得較短脈沖，需要減少光纖長(zhǎng)度，這勢(shì)必降低了腔內(nèi)能量的儲(chǔ)存；增加稀土離子的摻雜濃度，原則上可以增大脈沖峰值功率，但是這受到粒子猝滅的限制。
[0004]調(diào)Q技術(shù)分為主動(dòng)調(diào)Q和被動(dòng)調(diào)Q方式，前者是通過(guò)外加一些器件，通過(guò)器件的開關(guān)兩種狀態(tài)來(lái)改變激光器的Q值達(dá)到輸出脈沖光束的目的；后者是通過(guò)儲(chǔ)能的方式來(lái)改變激光器的Q值達(dá)到輸出脈沖光束的目的，和主動(dòng)調(diào)Q技術(shù)相比，被動(dòng)調(diào)Q不需要外加器件，所以其成本較低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積較小，易于設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。
[0005]光纖中的受激布里淵散射(SBS)可使光纖激光器實(shí)現(xiàn)自調(diào)Q運(yùn)轉(zhuǎn)，也即被動(dòng)調(diào)Q方式，這種自調(diào)Q產(chǎn)生的激光脈沖寬度與腔內(nèi)光子壽命無(wú)關(guān)，而是依賴于SBS的動(dòng)態(tài)特征。與常規(guī)的調(diào)Q光纖激光器相比，基于SBS過(guò)程的自調(diào)Q光纖激光器可將峰值功率提高一個(gè)量級(jí)。然而，自調(diào)Q也存在在一些缺陷，例如運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性欠佳。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種基于受激布里淵散射的全光纖化調(diào)Q光纖激光器，它具有被動(dòng)調(diào)Q功能，而且自調(diào)Q穩(wěn)定性好，提高了脈沖峰值功率及減小了脈沖寬度。
[0007]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是:一種基于受激布里淵散射的全光纖化調(diào)Q光纖激光器，它包括低反射率光纖光柵、激光合束器、摻鐿雙包層有源光纖、摻Sm3+單模光纖、高反射率光纖光柵和多個(gè)泵浦源，并且摻Sm3+單模光纖的芯徑比摻鐿雙包層有源光纖的芯徑?。患す夂鲜骶哂械谝缓鲜B接端、第二合束連接端和泵浦輸入端，第一合束連接端與低反射率光纖光柵相連接，泵浦輸入端分別與多個(gè)泵浦源的輸入端相連接，第二合束連接端與摻鐿雙包層有源光纖的一端相連接，摻鐿雙包層有源光纖的另一端與摻Sm3+單模光纖的一端相熔接，摻Sm3+單模光纖的另一端與高反射率光纖光柵相連接，所述的高反射率光纖光柵、摻Sm3+單模光纖以及摻鐿雙包層有源光纖和摻Sm3+單模光纖的熔接處構(gòu)成一調(diào)Q諧振腔；所述的低反射率光纖光柵、摻鐿雙包層有源光纖和摻鐿雙包層有源光纖和摻Sm3+單模光纖的熔接處構(gòu)成一放大諧振腔。
[0008]進(jìn)一步，所述的摻鐿雙包層有源光纖和摻Sm3+單模光纖的熔接處外套有熔接頭。
[0009]采用了上述技術(shù)方案后，本發(fā)明使用了被動(dòng)調(diào)Q機(jī)制，不需要外加調(diào)Q裝置，沒有復(fù)雜的電路調(diào)制部分，既節(jié)約了生產(chǎn)成本，又簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)。此被動(dòng)調(diào)Q方式可利用1064納米的泵浦光形成的超聲衍射光柵，此超聲衍射光柵比聲光調(diào)Q開關(guān)的超聲光柵頻率高一個(gè)數(shù)量級(jí)，提高了脈沖峰值功率及減小了脈沖寬度，再加上可飽和吸收體(摻Sm3+單模光纖)的調(diào)Q機(jī)制，所以性能更加優(yōu)越和穩(wěn)定。因?yàn)椴捎昧巳饫w化的結(jié)構(gòu)，沒有引入任何塊狀器件，所以能夠充分體現(xiàn)第三代激光器免維護(hù)的優(yōu)勢(shì)，使其性能更加穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)更加緊湊；另夕卜，由于SBS調(diào)Q受多種因素影響，頻率抖動(dòng)比較大，所以本發(fā)明中應(yīng)用了摻Sm3+單模光纖，因?yàn)閾絊m3+單模光纖可以作為一種可飽和吸收體，當(dāng)SBS的泵浦光(1064納米)較弱時(shí)，可飽和吸收體透過(guò)率很小，損耗較大，不能形成1064納米的激光，但是當(dāng)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)到達(dá)到某一閾值時(shí)，可飽和吸收體的透過(guò)率突然增大，形成1064納米的激光作為泵浦光，從而激發(fā)了摻Sm3+單模光纖的反向SBS激光，這就穩(wěn)定了 SBS激光的頻率。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本發(fā)明的基于受激布里淵散射的全光纖化調(diào)Q光纖激光器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明的形成超聲衍射光柵的摻Sm3+單模光纖的的內(nèi)部狀態(tài)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0012]如圖1所示，一種基于受激布里淵散射的全光纖化調(diào)Q光纖激光器，它包括低反射率光纖光柵1、激光合束器3、摻鐿雙包層有源光纖4、摻Sm3+單模光纖5、高反射率光纖光柵6和多個(gè)泵浦源2,并且摻Sm3+單模光纖5的芯徑比摻鐿雙包層有源光纖4的芯徑??；激光合束器3具有第一合束連接端、第二合束連接端和泵浦輸入端，第一合束連接端與低反射率光纖光柵I相連接，泵浦輸入端分別與多個(gè)泵浦源2的輸入端相連接，第二合束連接端與摻鐿雙包層有源光纖4的一端相連接,摻鐿雙包層有源光纖4的另一端與摻Sm3+單模光纖5的一端相熔接，摻Sm3+單模光纖5的另一端與高反射率光纖光柵6相連接，高反射率光纖光柵6、摻Sm3+單模光纖5以及摻鐿雙包層有源光纖4和摻Sm3+單模光纖5的熔接處構(gòu)成一調(diào)Q諧振腔；低反射率光纖光柵1、摻鐿雙包層有源光纖4和摻Sm3+單模光纖5以及摻鐿雙包層有源光纖4和摻Sm3+單模光纖5的熔接處構(gòu)成一放大諧振腔。
[0013]摻鐿雙包層有源光纖4和摻Sm3+單模光纖5的熔接處外套有熔接頭7。
[0014]低反射率光纖光柵I和高反射率光纖光柵6的反射率是相對(duì)于700nm-1200nm的激光來(lái)說(shuō)的。
[0015]本發(fā)明的工作原理如下:
泵浦光泵入摻鐿雙包層有源光纖4后，經(jīng)歷兩個(gè)階段，第一個(gè)階段，即低Q狀態(tài)，此時(shí)泵浦光通常為976納米，摻Sm3+單模光纖作為SBS介質(zhì)，此時(shí)高反射率光纖光柵6、摻Sm3+單模光纖5和熔接處構(gòu)成SBS的起始諧振腔，由于此時(shí)諧振腔內(nèi)損耗大于增益，激光器處于低Q狀態(tài)，所以不能形成激光振蕩。當(dāng)上能級(jí)粒子數(shù)不斷增加，放大的自發(fā)輻射光不斷增強(qiáng)，進(jìn)而進(jìn)入摻Sm3+單模光纖5的ASE不斷增強(qiáng)，由于SBS的閾值與光纖芯面積成正比，所以隨著泵浦光(ASE)的增強(qiáng)，摻Sm3+單模光纖5首先達(dá)到SBS閾值，摻Sm3+單模光纖5激發(fā)同向傳播受激聲波，這個(gè)受激聲波可以引起摻Sm3+單模光纖5介質(zhì)密度的周期性變化，產(chǎn)生超聲衍射光柵(如圖2所示)。然后進(jìn)入第二個(gè)階段，也就是高Q狀態(tài)，超聲衍射光柵相當(dāng)于在摻Sm3+單模光纖5中置入了一個(gè)高反射鏡，使大部分自發(fā)輻射光的能量由于受激聲波形成的光柵而轉(zhuǎn)移至有布里淵頻移的后向斯托克斯散射光，且此散射光指數(shù)增強(qiáng)，形成的光脈沖寬度非常窄，寬度只與SBS動(dòng)力學(xué)性質(zhì)有關(guān)，而與光的來(lái)回傳輸時(shí)間無(wú)關(guān)。最后，后向斯托克斯散射光經(jīng)由低反射率光纖光柵1、摻鐿雙包層有源光纖4和熔接處7形成諧振腔放大后，由低反射率光纖光柵I輸出，消耗了上能級(jí)粒子，輸出一脈沖激光，完成整個(gè)調(diào)Q過(guò)程，在SBS調(diào)Q過(guò)程中，采用摻Sm3+單模光纖5，則摻Sm3+單模光纖5具有可飽和吸收功能，可以穩(wěn)定SBS光脈沖頻率。
[0016]以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于受激布里淵散射的全光纖化調(diào)Q光纖激光器，其特征在于:它包括低反射率光纖光柵(I)、激光合束器(3 )、摻鐿雙包層有源光纖(4 )、摻Sm3+單模光纖(5 )、高反射率光纖光柵(6)和多個(gè)泵浦源(2),并且摻Sm3+單模光纖(5)的芯徑比摻鐿雙包層有源光纖(4)的芯徑??；激光合束器(3)具有第一合束連接端、第二合束連接端和泵浦輸入端，第一合束連接端與低反射率光纖光柵(I)相連接，泵浦輸入端分別與多個(gè)泵浦源(2)的輸入端相連接，第二合束連接端與摻鐿雙包層有源光纖(4)的一端相連接,摻鐿雙包層有源光纖(4)的另一端與摻Sm3+單模光纖(5)的一端相熔接，摻Sm3+單模光纖(5)的另一端與高反射率光纖光柵(6)相連接,所述的高反射率光纖光柵(6)、摻Sm3+單模光纖(5)以及摻鐿雙包層有源光纖(4)和摻Sm3+單模光纖(5)的熔接處構(gòu)成一調(diào)Q諧振腔；所述的低反射率光纖光柵(I)、摻鐿雙包層有源光纖(4)和摻鐿雙包層有源光纖(4)和摻Sm3+單模光纖(5)的熔接處構(gòu)成一放大諧振腔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于受激布里淵散射的全光纖化調(diào)Q光纖激光器，其特征在于:所述的摻鐿雙包層有源光纖(4)和摻Sm3+單模光纖(5)的熔接處外套有熔接頭(7)。
【文檔編號(hào)】H01S3/16GK103500912SQ201310446417
【公開日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】黃偉, 李豐, 張巍巍, 談根林 申請(qǐng)人:江蘇天元激光科技有限公司, 中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所