第一光纖放大器10和第二光纖放大器20都包括多模半導體激光器18、多模分束器17。此結(jié)構(gòu)只用一個915nm多模栗浦源同時滿足兩個放大器的栗浦光需求，與普通兩級放大方式相比省掉了預放大級915nm多模栗及其驅(qū)動電路。節(jié)省成本的同時有效節(jié)省了激光器空間，使激光器可以進一步小型化。
[0032]所述信號光由所述三端口環(huán)形器4控制光路傳輸方向，第一端口①輸入的所述信號光只從第二端口②輸出，所述第二端口②輸入的信號光只從第三端口③輸出。所述1064nm窄帶濾波器有效濾除了主功率放大級產(chǎn)生的ASE噪聲，提高了輸出激光的信噪比。
[0033]更好的是，所述三端口環(huán)形器4內(nèi)部三個端口設(shè)置的準直器都為準直擴束的準直器。
[0034]進一步地，所述第二光纖放大器20設(shè)置有正向栗浦或反向栗浦。在本實施例中介紹正向栗浦，反向栗浦的設(shè)置在接下來提到。二級主功率放大為常規(guī)的正向放大和反向放大兩種結(jié)構(gòu)，正向放大的優(yōu)點在于放大器輸出端的信噪比高于反向放大，受激拉曼散射(SRS, Stimulated Raman scattering)弱于反向放大；反向放大第二光纖放大器的優(yōu)點在于放大器的增益能力高于正向放大。正向栗浦方式和反向栗浦方式在信號功率較小，放大器未飽和時性能幾乎相同，在飽和工作區(qū)，反向栗浦方式的功率轉(zhuǎn)換效率更高一些，因為此時放大自發(fā)輻射更低。
[0035]在如圖2所示，所述第二光纖放大器20結(jié)構(gòu)中設(shè)置的是正向栗浦，所述第二合束器26的信號輸入端與模式匹配器連接，所述第二合束器的信號輸出端與所述第二增益光纖連接，所述第二增益光纖26與窄帶濾波器9輸入端連接。
[0036]種子源脈沖驅(qū)動脈寬可調(diào)范圍為800ps到10ns重復頻率可調(diào)范圍為IkHz到1MHz，下面通過具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0037]單模半導體光纖激光器3脈寬為Ins重復頻率為50KHz時輸出功率為8uw，經(jīng)過環(huán)形器4的①端口后進入第一合束器12的信號端，同時1w的915nm多模半導體激光器18輸出栗浦光經(jīng)過多模分束器17 —分為二，20%端口的多模分束器17輸出端與第一合束器12的栗浦端連接，第一合束器12與第一增益光纖13連接，1064nm信號光通過摻鐿雙包層光纖后被放大，傳輸?shù)?064nm窄帶反射鏡14后反向再次通過第一增益光纖13再次進行放大，窄帶反射鏡14把1064nm信號光和少量帶寬范圍內(nèi)的ASE (amplified spontaneousemiss1n，放大的自發(fā)福射)信號反射回光路，其它大部分ASE光通過反射鏡14后輸出到光路之外。反向傳輸?shù)?064nm信號光經(jīng)過1064nm三端口環(huán)形器4后沿3端口傳輸至第一光在線隔離器6，此時1064nm信號光的功率為82mw。經(jīng)過預放大之后的信號光繼續(xù)傳輸，主功率放大級采用正向栗浦結(jié)構(gòu)，經(jīng)過第二合束器15之后進入到第二增益光纖26，在此摻鐿雙包層光纖內(nèi)進行主功率放大，放大后的信號光中夾雜著部分ASE噪聲光，再經(jīng)過1064nm窄帶濾波器9對ASE噪聲光進行進一步濾除，余下的信號光和少量噪聲光經(jīng)過第二光在線隔離器10后通過輸出跳線11輸出，輸出端測得激光平均功率為1.08W，脈沖寬度1ns，重復頻率50KHz，峰值功率21.6KW。
[0038]另一實施例中，如圖3，所述第二光纖放大器20結(jié)構(gòu)中設(shè)置的是反向栗浦，所述第二增益光纖26 —端與所述模式匹配器7連接，另一端與所述第二合束器25的信號輸出端連接，所述第二在線合束器25的信號輸入端與所述窄帶濾波器9輸入端連接。
[0039]1064nm單模半導體光纖激光器3脈寬為1.5ns重復頻率為50KHz時輸出功率為14uw，經(jīng)過三端口環(huán)形器4的I端口后進入第一合束器12的信號端，同時1w的915nm多模半導體激光器18輸出栗浦光經(jīng)過20:80的多模分束器17 —分為二，20%端口的多模分束器17輸出端與第一合束器12的栗浦端連接，第一合束器12與第一增益光纖13連接，1064nm信號光通過摻鐿雙包層光纖后被放大，傳輸?shù)?064nm窄帶反射鏡14后反向再次通過第一增益光纖13再次進行放大，反射鏡把1064nm信號光和少量帶寬范圍內(nèi)的ASE信號反射回光路，其它大部分ASE光通過窄帶反射鏡14后輸出到光路之外。反向傳輸?shù)?064nm信號光經(jīng)過1064nm三端口環(huán)形器4后沿第三端口③傳輸至第一光在線隔離器6，此時1064nm信號光的功率為62mw。經(jīng)過預放大之后的信號光繼續(xù)傳輸，主功率放大級米用反向栗浦結(jié)構(gòu)，進入到第二增益光纖26，在此摻鐿雙包層光纖內(nèi)進行主功率放大，放大后的信號光中夾雜著部分ASE噪聲光，經(jīng)過第二合束器14后再經(jīng)過1064nm窄帶濾波器9對ASE噪聲光進行進一步濾除，余下的信號光和少量噪聲光經(jīng)過第二光在線隔離器16后通過輸出跳線11輸出，輸出端測得激光平均功率為1.34W，脈沖寬度1.5ns，重復頻率50KHz，峰值功率 17.9Kff0
[0040]綜上所述，采用摻鐿雙包層光纖和同一 915nm多模半導體激光器經(jīng)過多模分束器一分二構(gòu)成預放大級和主功率放大級，預放大級采用1064nm環(huán)形器和1064nm窄帶反射鏡等構(gòu)成的特殊往返結(jié)構(gòu)等獨特設(shè)計，解決了目前普通窄脈寬1064nm脈沖光纖激光器的輸出信噪比低、體積大等問題，實現(xiàn)了一種亞納秒級窄脈寬、高信噪比、高功率、小體積的1064nm脈沖光纖激光器，極具應用價值。
[0041]當然，本發(fā)明還可有其它多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種具有往返結(jié)構(gòu)的脈沖光纖激光器，其特征在于，包括電路模組和光路模組，所述光路模組包括用于預放大級的第一光纖放大器和用于主功率放大級的第二光纖放大器，所述預放大級和所述主功率放大級共用同一多模半導體激光器；所述第一光纖放大器還包括一往返機構(gòu)，信號光往返兩次經(jīng)過所述往返機構(gòu)進行預放大。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述脈沖光纖激光器，其特征在于，所述往返機構(gòu)包括三端口環(huán)形器、第一合束器、第一增益光纖和窄帶反射鏡，且在所述單模半導體激光器后接所述三端口環(huán)形器，依次連接所述第一合束器、所述第一增益光纖和所述窄帶反射鏡，所述信號光經(jīng)過所述第一增益光纖進行預放大，所述窄帶反射鏡將噪聲濾除； 所述光路模組還包括單模半導體激光器、第一光在線隔離器、模式匹配器、窄帶濾波器、第二光在線隔離器和輸出跳線； 所述第一光纖放大器包括依次連接的所述多模半導體激光器、多模分束器和所述往返機構(gòu)，所述信號光經(jīng)所述第一增益光纖和所述多模半導體激光器經(jīng)過所述多模分束器分別接入所述預放大級和所述主功率放大級；所述第二光纖放大器包括所述多模半導體激光器、所述多模分束器、第二合束器和第二增益光纖； 所述信號光經(jīng)過所述第二光纖放大器進行主功率放大，經(jīng)過所述窄帶濾波器對噪聲光濾除，再經(jīng)所述第二光在線隔離器后通過所述輸出跳線輸出。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述脈沖光纖激光器，其特征在于，所述三端口環(huán)形器是1064nm三端口環(huán)形器，所述多模半導體激光器是915nm多模半導體激光器，所述窄帶反射鏡是1064nm窄帶反射鏡，所述信號光為1064nm信號光。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述脈沖光纖激光器，其特征在于，所述三端口環(huán)形器控制光路傳輸方向，第一端口輸入的所述信號光只從第二端口輸出，所述第二端口輸入的信號光只從第三端口輸出。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述脈沖光纖激光器，其特征在于，所述三端口環(huán)形器內(nèi)部三個端口設(shè)置的準直器都為準直擴束的準直器。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述脈沖光纖激光器，其特征在于，所述第二光纖放大器設(shè)置有正向栗浦或反向栗浦。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述脈沖光纖激光器，其特征在于，所述第二光纖放大器結(jié)構(gòu)中設(shè)置的是正向栗浦，所述第二合束器的信號輸入端與模式匹配器連接，所述第二合束器的信號輸出端與所述第二增益光纖連接，所述第二增益光纖與所述窄帶濾波器輸入端連接。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述脈沖光纖激光器，其特征在于，所述第二光纖放大器結(jié)構(gòu)中設(shè)置的是反向栗浦，所述第二增益光纖一端與所述模式匹配器連接，另一端與所述第二合束器的信號輸出端連接，所述第二在線合束器的信號輸入端與所述窄帶濾波器輸入端連接。9.根據(jù)權(quán)利要求2所述脈沖光纖激光器，其特征在于，所述第一增益光纖和所述第二增益光纖都是摻鐿雙包層光纖。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述脈沖光纖激光器，其特征在于，所述脈沖光纖激光器是主振蕩功率放大結(jié)構(gòu)。
【專利摘要】本發(fā)明適用于光纖激光器技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種具有往返結(jié)構(gòu)的脈沖光纖激光器，包括電路模組和光路模組，所述光路模組包括用于預放大級的第一光纖放大器和用于主功率放大級的第二光纖放大器，所述預放大級和所述主功率放大級共用同一多模半導體激光器；所述第一光纖放大器還包括一往返機構(gòu)，信號光往返兩次經(jīng)過所述往返機構(gòu)進行預放大。借此，本發(fā)明使得在1064nm脈沖光纖激光器實現(xiàn)亞納秒級、窄脈寬、高信噪比、高功率、小體積的效果，提高在傳感測繪方面的應用價值。
【IPC分類】H01S3/067, H01S3/083
【公開號】CN105098574
【申請?zhí)枴緾N201510396779
【發(fā)明人】胡小波, 汪鵬, 巫后祥
【申請人】深圳市鐳神智能系統(tǒng)有限公司
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年7月8日