1550nm脈沖光纖激光器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及光纖激光器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種1550nm脈沖光纖激光器。
【背景技術(shù)】
[0002]1550nm波段位于第三個低損耗通信窗口，該波段激光對云霧、煙塵有很強的穿透力，而且人眼在1550nm波段的損傷閾值比在1060nm波段的損傷閾值高出四個數(shù)量級，所以該激光波段也被稱為“人眼安全”激光波段。憑借其以上特點該波段激光被廣泛應用于光纖通信、激光雷達、激光測距、3D掃描、生物醫(yī)學等領(lǐng)域。而1550nm光纖激光器由于其栗浦閾值功率低、轉(zhuǎn)換效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、散熱好、和現(xiàn)有光纖通信和光纖傳感系統(tǒng)完全兼容等特點，成為當前激光領(lǐng)域的研究熱點。目前常見的是摻鉺1550nm脈沖光纖激光器，會利用MOPA(Master Oscillator Power-Amplifier，主振蕩功率放大)結(jié)構(gòu)的光纖激光器，其中的鉺離子容易出現(xiàn)團簇現(xiàn)象，最大量子轉(zhuǎn)換效率低，難以實現(xiàn)高功率輸出，而且當鉺離子摻雜濃度較高時很容易產(chǎn)生濃度淬滅從而出現(xiàn)能量上轉(zhuǎn)換引發(fā)自脈動等問題。摻鉺1550nm脈沖光纖激光器的功率很難提高，但不是所有功率水平的1550nm激光都能滿足實際應用，所以怎樣提高1550nm脈沖光纖激光器的功率水平是目前其進一步推廣應用的一大限制因素，此外怎樣進一步縮小1550nm脈沖光纖激光器的體積來提高其集成度和提高輸出激光的信噪比也是急需解決的問題。普通1550nm鉺鐿共摻激光器一般都是采用兩級放大，第一級采用摻鉺單模光纖和980nm單模半導體激光器進行一級預放大，二級主功率放大級采用鉺鐿共摻雙包層光纖和975nm多模半導體激光器，這種結(jié)構(gòu)兩級放大都需要獨立的電路驅(qū)動，980nm單模半導體激光器需要獨立的溫控，在電路方面就無法達到足夠的小型化。也有1550nm信號光直接經(jīng)過一級而已共摻放大器進行放大的方案，但這種方案的信噪比較低，輸出功率也明顯低于前一種混合放大方式。
[0003]綜上可知，現(xiàn)有的激光器，在實際使用上顯然存在不便與缺陷，所以有必要加以改進。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]針對上述的缺陷，本實用新型的目的在于提供一種1550nm脈沖光纖激光器，解決了目前普通1550nm脈沖光纖激光器的輸出功率低、體積大、信噪比低等問題。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種1550nm脈沖光纖激光器，包括電路模組和光路模組，所述光路模組包括單模半導體激光器、三端口環(huán)形器、第一光纖放大器、第二光纖放大器;所述第一光纖放大器和所述第二光纖放大器共用同一多模半導體激光器；
[0006]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、多模分束器和第一合束器、第一增益光纖和窄帶反射鏡，信號光由所述多模半導體激光器發(fā)出，再經(jīng)過所述多模分束器分別接入預放大級和主功率放大級;所述信號光經(jīng)過所述第一增益光纖，所述窄帶反射鏡反射所述信號光，所述信號光返回再經(jīng)過所述第一增益光纖實現(xiàn)預放大;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，所述第一增益光纖和所述第二增益光纖是鉺鐿共摻雙包層光纖；
[0007]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所述信號光只從第三端口輸出。
[0008]根據(jù)本實用新型所述光纖激光器，所述第二光纖放大器結(jié)構(gòu)中設置的是反向栗浦，所述第二增益光纖一端與模式匹配器連接，另一端與所述第二合束器的信號輸出端連接，所述第二合束器的信號輸入端與窄帶濾波器輸入端連接，所述單模半導體激光器輸出信號經(jīng)過所述三端口環(huán)形器進入所述第一合束器。
[0009]根據(jù)本實用新型所述光纖激光器，所述三端口環(huán)形器是1550nm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1550nm窄帶反射鏡，所述單模半導體激光器是980nm單模半導體激光器，所述信號光是1550nm信號光。
[0010]根據(jù)本實用新型所述光纖激光器，所述第二光纖放大器結(jié)構(gòu)中設置的是反向栗浦，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，所述第二合束器的信號輸入端與所述窄帶濾波器輸入端連接，所述單模半導體激光器輸出信號經(jīng)過所述三端口環(huán)形器進入所述第一合束器。
[0011]根據(jù)本實用新型所述光纖激光器，所述單模半導體激光器脈寬為3ns，重復頻率為50000赫茲，輸出功率為9yW。
[0012]根據(jù)本實用新型所述光纖激光器，所述第二光纖放大器設置有正向栗浦。
[0013]本實用新型通過采用鉺鐿共摻雙包層光纖和同一 915nm多模半導體激光器經(jīng)過多模分束器一分二構(gòu)成與放大級和主功率放大級，預放大級采用1550nm環(huán)形器和1550nm窄帶反射鏡等構(gòu)成的特殊往返結(jié)構(gòu)等獨特設計，解決了目前普通1550nm脈沖光纖激光器的輸出功率低、體積大、信噪比低等問題，實現(xiàn)了一種高輸出功率、小體積、高信噪比的1550nm脈沖光纖激光器，極具應用價值。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型的1550nm脈沖光纖激光器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2A是本實用新型的1550nm脈沖光纖激光器第一優(yōu)選實施例結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2B是本實用新型的1550nm脈沖光纖激光器第二優(yōu)選實施例結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3是本實用新型的1550nm脈沖光纖激光器第一優(yōu)選實施例效果示意圖之一；
[0018]圖4是本實用新型的1550nm脈沖光纖激光器第一優(yōu)選實施例效果示意圖之二；
[0019]圖5是本實用新型的1550nm脈沖光纖激光器第二優(yōu)選實施例效果示意圖之一；
[0020]圖6是本實用新型的1550nm脈沖光纖激光器第二優(yōu)選實施例效果示意圖之二。
【具體實施方式】
[0021]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0022]結(jié)合圖示說明，參見圖1，本實用新型提供的1550nm脈沖光纖激光器100，包括電路模組30和光路模組，所述光路模組包括單模半導體激光器3、三端口環(huán)形器4、第一光纖放大器I O、第二光纖放大器20;所述第一光纖放大器10和所述第二光纖放大器20共用同一多模半導體激光器17;
[0023]所述第一光纖放大器10包括依次連接的所述多模半導體激光器17、多模分束器16和第一合束器11、第一增益光纖12和窄帶反射鏡13，信號光經(jīng)所述第一增益光纖12和所述多模半導體激光器17經(jīng)過所述多模分束器16分別接入預放大級和主功率放大級;所述信號光經(jīng)過所述第一增益光纖12，所述窄帶反射鏡13反射所述信號光，所述信號光返回再經(jīng)過所述第一增益光纖12實現(xiàn)預放大；由于所述信號光往返兩次經(jīng)過所述第一增益光纖12進行預放大，所述窄帶反射鏡13將噪聲濾除;所述第一增益光纖12是鉺鐿共摻雙包層光纖。
[0024]更好的是，所述1550nm脈沖光纖激光器100是主振蕩功率放大結(jié)構(gòu)。
[0025]本實用新型才用獨特的設計有效地縮小了激光器的體積，與現(xiàn)有技術(shù)不同之處是兩級放大的栗浦源是同一個多模半導體激光器17，采用多模分束器16分為兩束分別接入所述預放大級和所述主功率放大級。這種設計省去了一級多模半導體激光器及其驅(qū)動電路，有效縮減了電路板的尺寸和空間，光路同步縮小盤繞面積，實現(xiàn)了激光器的小型化，體積尺寸都小于同功率水平的普通1550nm窄脈寬光纖激光器。
[0026]本實用新型所述1550nm脈沖光纖激光器100—個具體實施例子，如圖2A所示，所述光路模組還包括第一光在線隔離器6、窄帶濾波器8、第二光在線隔離器9和輸出跳線5;
[0027]所述第二光纖放大器20包括所述多模半導體激光器17、所述多模分束器16、第二合束器24和第二增益光纖25;所述第一增益光纖25和所述多模半導體激光器17進行預放大，所述第二增益光纖25和所述多模半導體激光器17對信號光進行主功率放大；
[0028]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。更好的是所述第二增益光纖是摻鐿雙包層光纖，以及所述三端口環(huán)形器4是1550nm三端口環(huán)形器，所述多模半導體激光器17是915nm多模半導體激光器，所述窄帶反射鏡13是1550nm窄帶反射鏡，所述信號光為1550nm信號光。
[0029]本實用新型的實施例中，所述電路模組30包括種子源脈沖驅(qū)動電路38、種子源溫控電路39、栗浦連續(xù)驅(qū)動電路33、控制電路31以及保護電路32，電路部分非本實用新型核心部分在此不再贅述，針對窄脈寬種子源功率較小放大后信噪比較低的問題，利用二次往返第一增益光纖13來改善摻鐿雙包層光纖和多模栗浦源的預放大級的增益特性和噪聲特性，1550nm信號光往返回兩次經(jīng)過摻鐿雙包層光纖被放大，在作用上相當于同時增加了信號