一种可调谐2微米脉冲光纤激光器的制造方法
【专利摘要】一种可调谐2微米脉冲光纤激光器，其构成包括沿光路依次连接的带输出尾纤的脉冲泵浦源、一段单模无源光纤、带通滤波器、隔离器和光纤放大器。本发明通过改变带通滤波器的透过波长，实现脉冲波长在1810纳米到2170纳米范围内的调谐输出，具有结构简单、紧凑等特点，并有宽于现有技术的波长调谐范围，在医疗、光电对抗等领域具有广阔的应用前景。
【专利说明】—种可调谐2微米脉冲光纤激光器
【技术领域】
[0001]本发明涉及光纤激光器【技术领域】，特别是一种可调谐2微米脉冲光纤激光器。
【背景技术】
[0002]光纤激光器由于其结构紧凑、高增益、单模运转、光束质量好等特点在通讯、微加工、等领域获得了广泛的应用。这其中，2微米光纤激光器由于其输出波长接近羟基H-O的吸收峰，在医疗、雷达、光电对抗等方面有良好的应用前景。其中的一些应用需要激光器输出具有一定重复频率的脉冲序列，这就涉及到光纤激光器中的脉冲产生方法。
[0003]通常用于实现光纤激光器输出脉冲的方法有四种，分别是锁模、调Q、电调制和增益开关。其中锁模主要用于产生飞秒脉冲，调Q和电调制则用于产生皮秒和纳秒脉冲，而增益开关由于其腔长和泵浦源的限制通常只能获得纳秒脉冲。前两种方法由于腔内锁模或调Q元件的存在破坏了光纤激光器的紧凑性。电调制这一方法则由于直接获得的功率过低无法应用，需要多级放大，使得系统结构非常复杂。增益开关则由于过分依赖于泵浦源的性能难以获得高性能的输出。此外，锁模、调Q以及增益开关的输出波长都因为受限于谐振腔的选频而难以实现调谐，这也给应用带来了困难。
【发明内容】
[0004]为解决上述提到的脉冲光纤激光器中存在的问题，获得宽调谐范围的脉冲激光器，本发明提出的一种可调谐2微米脉冲光纤激光器。
[0005]本发明的技术解决方案如下:
[0006]一种可调谐2微米脉冲光纤激光器，特点在于其构成包括:沿光路依次连接的带输出尾纤的脉冲泵浦源、一段单模无源光纤、带通滤波器、隔离器和光纤放大器。
[0007]所述的各部件之间以纤芯对齐的方式相互熔接在一起。
[0008]所述的带输出尾纤的脉冲泵浦源的输出波长在1500纳米到1760纳米范围内、输出脉宽为I到20纳秒、峰值功率大于I千瓦。
[0009]所述的一段单模无源光纤的纤芯直径小于10微米，长度大于10米。
[0010]所述的带通滤波器的透过中心波长在1810纳米到2170纳米范围内。
[0011]所述的光纤放大器的信号光波长在1810纳米到2040纳米之间为掺铥光纤放大器，信号光波在2040纳米到2080纳米之间为掺铥光纤放大器或掺钦光纤放大器或铥钦共掺光纤放大器，信号光波在2080纳米到2170纳米之间为掺钦光纤放大器或铥钦共掺光纤放大器。
[0012]所述的光纤放大器可为一级放大器也可为多级放大器。
[0013]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0014](I)利用了脉冲泵浦源输出脉冲在单模光纤中传输时的非线性效应，产生了 2微米波段的超连续谱。
[0015](2)利用带通滤波器选出在1810纳米到2170纳米间某一波段的超连续谱成分，用光纤放大器进行放大。由于超连续谱的时域特征与泵浦源的输出类似，所以最终输出的2微米脉冲也具有与泵浦脉冲序列相同的重复频率和类似的时间波形。
[0016](3)结构简单、紧凑，并有宽于现有技术的波长调谐范围，在医疗、光电对抗等领域具有广阔的应用前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本发明可调谐2微米脉冲光纤激光器的结构示意图。
[0018]图2为本发明中的脉冲泵浦源输出脉冲通过各元件后光谱的演化过程。
【具体实施方式】
[0019]下面结合实施例和附图对本发明做详细的说明，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0020]请先参阅图1，图1为本发明可调谐2微米脉冲光纤激光器的结构示意图。本实施例中带输出尾纤的脉冲泵浦源I为铒镱共掺光纤激光器，输出中心波长1550纳米，线宽5纳米，脉宽为I纳秒，峰值功率为2.5千瓦。通过一段单模无源光纤2 (10米，本实例中为康宁公司的SMF-28e光纤)后，脉冲因非线性效应在光谱上展宽为超连续谱，波长范围约为1400纳米到2200纳米，时间脉宽窄化为800皮秒。之后通过中心波长为2微米，带宽10纳米的透过式带通滤波器3，这时脉冲的特征在时域上保持不变而在频率域由于滤波作用只剩下2微米的成分。之后在通过光纤放大器5，本实例中为掺铥光纤放大器，进行放大。隔光纤隔离器4被用来防止由光纤放大器5产生的背向光打坏脉冲泵浦源I。通过调节带通滤波器3的透过波长和带宽，即可实现在1810纳米到2170纳米的调谐输出。
[0021]图2为本发明中的脉冲泵浦源输出脉冲通过各元件后光谱的演化过程。由脉冲泵浦源I输出的1550纳米泵浦光通过一段单模无源光纤2后展宽为超连续谱，之后通过带通滤波器3选出2微米成分,最后用光纤放大器5进行放大。
【权利要求】
1.一种可调谐2微米脉冲光纤激光器，特征在于其构成包括:沿光路依次连接的带输出尾纤的脉冲泵浦源(I)、一段单模无源光纤(2)、带通滤波器(3)、隔离器(4)和光纤放大器(5)。
2.根据权利要求1所述的可调谐2微米脉冲光纤激光器，其特征在于，所述的各部件之间以纤芯对齐的方式相互熔接在一起。
3.根据权利要求1所述的可调谐2微米脉冲光纤激光器，其特征在于，所述的带输出尾纤的脉冲泵浦源(I)的输出波长为在1500纳米到1760纳米范围内、输出脉宽为I到20纳秒、峰值功率大于I千瓦。
4.根据权利要求1所述的可调谐2微米脉冲光纤激光器，其特征在于，所述的一段单模无源光纤(2)的纤芯直径小于10微米，长度大于10米。
5.根据权利要求1所述的可调谐2微米脉冲光纤激光器，其特征在于，所述的带通滤波器(3)的透过中心波长为1810纳米到2170纳米。
6.根据权利要求1所述的可调谐2微米脉冲光纤激光器，其特征在于，所述的光纤放大器(5)的信号光波长在1810纳米到2040纳米之间为掺铥光纤放大器，信号光波长在2040纳米到2080纳米之间为掺铥光纤放大器或掺钦光纤放大器或铥钦共掺光纤放大器，信号光波长在2080纳米到2170纳米之间为掺钦光纤放大器或铥钦共掺光纤放大器。
7.根据权利要求1所述的可调谐2微米脉冲光纤激光器，其特征在于，所述的光纤放大器(5)为一级放大器或多级放大器。
【文档编号】H01S3/10GK103730821SQ201310642038
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年12月3日 优先权日:2013年12月3日
【发明者】徐剑秋, 杨建龙, 唐玉龙, 王尧, 李宏强, 罗永锋, 王世伟, 杨帅, 颜硕 申请人:上海交通大学