脉冲光纤激光器的制作方法

本发明涉及光纤激光器，特别涉及一种脉冲光纤激光器。

背景技术：

1、光纤激光是利用光纤作为激光传输介质的激光技术，光纤激光器的基本结构由增益光纤、谐振腔和泵浦光源三部分组成，当泵浦光源照射到增益光纤上时，增益光纤受到能量的激发，从而使原子和分子的能级发生变化而增强，最终形成激光束输出。

2、目前，传统的脉冲光纤激光器所使用的增益光纤是双包层掺杂光纤，双包层掺杂光纤由纤芯和包层两个层次组成，其中，纤芯中掺杂有不同的稀土离子，以使得纤芯的折射率大于包层的折射率。由于光总是趋向存在于高折射率的材料中，因此可将光波限制在纤芯中进行传播。目前，由于双包层掺杂光纤在较低功率的环境中时，如在脉冲光纤激光器的一级放大腔室中时，光纤的非线性不体现，即包层对光波几乎不存在吸收损耗，激光的输出峰值和能量几乎没有影响；但是，当双包层掺杂光纤处于高功率的环境中时，如处于脉冲光纤激光器的二级放大腔室中时，光纤的非线性将会成为限制脉冲功率提升的主要因素，即包层对光波存在吸收损耗，会极大地削弱脉冲输出时的峰值和能量。

技术实现思路

1、本发明的主要目的是提供一种脉冲光纤激光器，旨在降低光纤的非线性效应，从而提高脉冲光纤激光器的功率、峰值和能量大小的输出。

2、为实现上述目的，本发明提出的脉冲光纤激光器包括种子模块、一级放大模块、二级放大模块和隔离器，所述种子模块用于输出种子光源，所述一级放大模块设于所述种子模块和所述二级放大模块之间，用于将所述输出种子光源进行初步放大后以向所述二级放大模块输入；所述二级放大模块包括二级有源光纤，所述二级有源光纤包括二级纤芯和二级包层，所述二级包层中开设有若干空气孔，以降低所述二级包层的折射率，增大所述二级纤芯与所述二级包层间的折射率差，所述隔离器的输入端与所述二级放大模块的输出端连接，所述输出种子光源经过放大后通过所述隔离器输出。

3、可选地，若干所述空气孔沿所述二级有源光纤的轴向贯通设置形成若干空气孔道。

4、可选地，所述空气孔道为圆形孔道，所述空气孔道紧密排布。

5、可选地，所述二级纤芯的轴心处开设有缺陷孔道，所述缺陷孔道与所述空气孔道平行设置。

6、可选地，所述二级包层的泵浦吸收系数为8db/m。

7、可选地，所述二级放大模块还包括二级泵浦光源和二级合束器，所述一级放大模块的输出端以及所述二级泵浦光源的输出端与所述二级合束器的合束端连接，所述二级合束器的输出端与所述二级有源光纤的输入端连接。

8、可选地，所述二级泵浦光源所发射的泵浦光的波长为915nm。

9、可选地，所述一级放大模块包括一级泵浦光源、一级合束器以及一级有源光纤，所述种子模块的输出端以及所述一级泵浦光源的输出端与所述一级合束器的合束端连接，所述一级合束器的输出端与所述一级有源光纤的输入端连接，所述一级有源光纤的输出端与所述二级合束器的输入端连接。

10、可选地，所述一级有源光纤包括一级纤芯和一级包层。

11、可选地，所述二级有源光纤的长度小于所述一级有源光纤的长度。

12、本发明脉冲光纤激光器包括依次连接的种子模块、一级放大模块、二级放大模块和隔离器，其中，种子模块用于输出低功率的种子光源，种子光源经过一级放大模块的放大之后，其功率和能量升高一个梯度，随后经过初步放大之后的种子光源进入二级放大模块进行二次放大，以使得脉冲的功率和能量再次攀升。所述隔离器的输入端与所述二级放大模块的输出端连接，所述种子光源经过两次放大后通过所述隔离器输出，以防止放大后的激光反向输入到种子模块。与传统的脉冲光纤激光器不同的是，本发明中，二级放大模块所采用的增益光纤为光子晶体光纤，包括二级纤芯和二级包层，二级包层中开设有若干空气孔，从而极大地降低二级包层的折射率，增大所述二级纤芯与所述二级包层间的折射率差，从而削弱二级包层对光波的吸收损耗，降低光纤的非线性效应，提高脉冲光纤激光器所输出的脉冲的功率、峰值和能量。此外，普通的双包层掺杂光纤的导波特性是通过调节纤芯直径以及纤芯和包层之间的折射率差来实现的，其中，纤芯的折射率的控制需要通过复杂的掺杂工艺。而本发明中的二级有源光纤只需要调节空气孔的占比，即只依赖于结构上的调节即可实现折射率的调节，这样的调节范围远突破了常规光纤中依靠纤芯掺杂所能达到的极限。

技术特征：

1.一种脉冲光纤激光器，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的脉冲光纤激光器，其特征在于，若干所述空气孔沿所述二级有源光纤的轴向贯通设置形成若干空气孔道。

3.如权利要求2所述的脉冲光纤激光器，其特征在于，所述空气孔道为圆形孔道，所述空气孔道紧密排布。

4.如权利要求3所述的脉冲光纤激光器，其特征在于，所述二级纤芯的轴心处开设有缺陷孔道，所述缺陷孔道与所述空气孔道平行设置。

5.如权利要求1所述的脉冲光纤激光器，其特征在于，所述二级包层的泵浦吸收系数为8db/m。

6.如权利要求1至5任一项所述的脉冲光纤激光器，其特征在于，所述二级放大模块还包括二级泵浦光源和二级合束器，所述一级放大模块的输出端以及所述二级泵浦光源的输出端与所述二级合束器的合束端连接，所述二级合束器的输出端与所述二级有源光纤的输入端连接。

7.如权利要求6所述的脉冲光纤激光器，其特征在于，所述二级泵浦光源所发射的泵浦光的波长为915nm。

8.如权利要求6所述的脉冲光纤激光器，其特征在于，所述一级放大模块包括一级泵浦光源、一级合束器以及一级有源光纤，所述种子模块的输出端以及所述一级泵浦光源的输出端与所述一级合束器的合束端连接，所述一级合束器的输出端与所述一级有源光纤的输入端连接，所述一级有源光纤的输出端与所述二级合束器的输入端连接。

9.如权利要求8所述的脉冲光纤激光器，其特征在于，所述一级有源光纤包括一级纤芯和一级包层。

10.如权利要求8所述的脉冲光纤激光器，其特征在于，所述二级有源光纤的长度小于所述一级有源光纤的长度。

技术总结
本发明公开一种脉冲光纤激光器，包括种子模块、一级放大模块、二级放大模块和隔离器，种子模块用于输出种子光源，一级放大模块设于种子模块和二级放大模块之间，用于将输出种子光源进行初步放大后以向二级放大模块输入；二级放大模块包括二级有源光纤，二级有源光纤包括二级纤芯和二级包层，二级包层中开设有若干空气孔，以降低二级包层的折射率，增大二级纤芯与二级包层间的折射率差，隔离器的输入端与二级放大模块的输出端连接，输出种子光源经过放大后通过隔离器输出。本技术方案削弱了二级有源光纤包层对光波的吸收损耗，降低光纤的非线性效应，提高脉冲光纤激光器所输出的脉冲的能量。

技术研发人员：林荣勇,黄启琼,罗咏,陆明,吴华安,黄小龙,盛辉,杨勇,张凯
受保护的技术使用者：深圳泰德激光技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15