激光器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種激光器，包括至少一個(gè)泵浦光發(fā)射裝置、光纖合束器、增益光纖、第一準(zhǔn)直器、鎖模裝置、第二準(zhǔn)直器和輸出鏡，其中，激光器在第一準(zhǔn)直器和鎖模裝置之間設(shè)置有第一偏振分束裝置；激光器還在第二準(zhǔn)直器和輸出鏡之間設(shè)置有第二偏振分束裝置，相鄰的上述各個(gè)光學(xué)器件之間的均采用保偏光纖進(jìn)行連接。通過全保偏光纖的結(jié)構(gòu)的激光器具有良好的穩(wěn)定性，通過保偏光纖來傳輸線偏振光，使得光路避免受到溫度變化帶來的振動(dòng)的影響，且通過偏振分束裝置使得鎖模裝置能夠?qū)ζ洳糠帜芰窟M(jìn)行穩(wěn)定地吸收并反射穩(wěn)定的鎖模后的激光脈沖。
【專利說明】激光器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種激光器，尤其涉及一種用于輸出鎖模激光脈沖的光纖激光器。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖激光器是指用摻稀土元素玻璃光纖作為增益介質(zhì)的激光器，在泵浦光的作用下光纖內(nèi)極易形成高功率密度，繼而造成激光工作物質(zhì)的激光能級躍遷，再通過諧振腔便可形成激光振蕩輸出。
[0003]光纖激光器應(yīng)用范圍非常廣泛，其具有體積小、重量輕、轉(zhuǎn)換效率高、輸出光束質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，近年來得到迅猛發(fā)展，尤其在激光光纖通訊、激光空間遠(yuǎn)距通訊、工業(yè)造船、汽車制造、激光雕刻、激光打標(biāo)、激光切割、印刷制輥、金屬非金屬鉆孔、切割、焊接、軍事國防安全、醫(yī)療器械儀器設(shè)備、大型基礎(chǔ)建設(shè)等具有廣泛的應(yīng)用。
[0004]現(xiàn)有用于輸出鎖模激光脈沖的激光器通常在諧振腔內(nèi)設(shè)置有準(zhǔn)直器和半導(dǎo)體可飽和吸收鏡(SESAM)，通過準(zhǔn)直器輸出激光入射到半導(dǎo)體可飽和吸收鏡中。而半導(dǎo)體可飽和吸收鏡的基本結(jié)構(gòu)就是把反射鏡與半導(dǎo)體可飽和吸收體結(jié)合在一起，通過改變吸收體的厚度以及反射鏡的反射率，可以調(diào)節(jié)吸收體的調(diào)制深度和反射鏡的帶寬，其鎖模原理是脈沖入射到半導(dǎo)體可飽和吸收鏡時(shí)，由于脈沖的前后沿強(qiáng)度低，導(dǎo)致吸收不飽和，大部分的能量被吸收，而脈沖中心的強(qiáng)度大，所以中心部分的能量當(dāng)被吸收達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，大部分能量被返回到諧振腔內(nèi)。可見，通過半導(dǎo)體可飽和吸收鏡將激光脈沖的前后沿的光強(qiáng)吸收，脈沖寬度在反射過程中被壓縮，從而實(shí)現(xiàn)將激光脈沖的鎖模。
[0005]然而，現(xiàn)有的諧振腔通過是通過大氣空間對光路進(jìn)行傳輸，同時(shí)由于泵浦光通過增益光纖輸入到準(zhǔn)直器中的光通常不是含有不同偏振態(tài)的脈沖偏振光，繼而使得準(zhǔn)直器向半導(dǎo)體可飽和吸收鏡輸出的是不同偏振態(tài)的脈沖偏振光。由于半導(dǎo)體可飽和吸收鏡對不同偏振態(tài)的脈沖光具有不同程度的飽和吸收，導(dǎo)致半導(dǎo)體可飽和吸收鏡對不同偏振態(tài)的脈沖偏振光出現(xiàn)不同程度的吸收，繼而對該脈沖光出現(xiàn)不同程度的損耗，使得半導(dǎo)體可飽和吸收鏡輸出不穩(wěn)定的脈沖光。同時(shí)，現(xiàn)有激光器多為米用大氣空間作為激光傳播介質(zhì)，容易受到溫度變化帶來的振動(dòng)的影響，且容易受到外界環(huán)境干擾，光損耗高，使得激光器輸出光束質(zhì)量不穩(wěn)定的脈沖激光。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的主要目的是提供一種可輸出穩(wěn)定激光脈沖的激光器。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的主要目的，本實(shí)用新型提供一種激光器，其在沿光路的方向上依次設(shè)置有至少一個(gè)泵浦光發(fā)射裝置、光纖合束器、增益光纖、第一準(zhǔn)直器、鎖模裝置、第二準(zhǔn)直器和輸出鏡，其中，激光器在第一準(zhǔn)直器和鎖模裝置之間設(shè)置有第一偏振分束裝置；激光器還在第二準(zhǔn)直器和輸出鏡之間設(shè)置有第二偏振分束裝置；泵浦光發(fā)射裝置通過第一保偏光纖連接于光纖合束器的第一端；增益光纖為保偏光纖，光纖合束器通過增益光纖連接于第一準(zhǔn)直器的第二端；第一準(zhǔn)直器通過第二保偏光纖連接于第一偏振分束裝置；第一偏振分束裝置通過第三保偏光纖連接于鎖模裝置；光纖合束器的第一端通過第四保偏光纖連接于第二準(zhǔn)直器；第二準(zhǔn)直器通過第五保偏光纖連接于第二偏振分束裝置；第二偏振分束裝置通過第六保偏光纖連接于輸出鏡。
[0008]由上述方案可見，通過設(shè)置在第一準(zhǔn)直器和鎖模裝置之間的第一偏振分束裝置將從第一準(zhǔn)直器入射的光進(jìn)行偏振分束，通過調(diào)節(jié)偏振分束裝置實(shí)現(xiàn)慢軸傳輸或快軸傳輸?shù)木€偏振光入射到鎖模裝置，該線偏振光具有穩(wěn)定的偏振態(tài)，所以鎖模裝置能夠?qū)ζ洳糠帜芰窟M(jìn)行穩(wěn)定地吸收并反射穩(wěn)定的鎖模后的激光脈沖，并在輸出鏡和第二準(zhǔn)直器之間設(shè)置有偏振分束裝置同樣使得輸出的光為線偏振光和反射到諧振腔內(nèi)的光為線偏振光。同時(shí)利用保偏光纖來連接激光器的各個(gè)光學(xué)器件，通過全保偏光纖的結(jié)構(gòu)的激光器具有良好的穩(wěn)定性，通過保偏光纖來傳輸線偏振光，使得光路避免受到溫度變化帶來的振動(dòng)的影響，且光損耗低，使得光路傳輸過程穩(wěn)定高效，不容易受外界環(huán)境干擾。
[0009]更進(jìn)一步的方案是，激光器還包括用于連接增益光纖與第一準(zhǔn)直器之間的第七保偏光纖。
[0010]由上可見，通過在增益光纖和第一準(zhǔn)直器增加一段保偏光纖有利于增加激光器的腔長，通過采用不同長度的保偏光纖以調(diào)節(jié)鎖模激光的重復(fù)頻率，有利于提高激光脈沖的鎖模效果，使其輸出高質(zhì)量的激光脈沖。
[0011]更進(jìn)一步的方案是，增益光纖與第七保偏光纖通過熔接的方式連接。
[0012]由上可見，通過熔接的方式將增益光纖和保偏光纖進(jìn)行連接，可有效地剝離殘余泵浦光，使得激光器輸出更加穩(wěn)定的激光脈沖。
[0013]更進(jìn)一步的方案是，增益光纖為雙包層摻銩保偏光纖。
[0014]由上可見，采用高摻雜濃度的稀有元素到保偏光纖中，并通過雙包層光纖有利于使得泵浦光能夠在增益光纖中更好的進(jìn)行躍遷，繼而輸出高質(zhì)量的激光脈沖。
[0015]更進(jìn)一步的方案是，鎖模裝置為半導(dǎo)體可飽和吸收鏡。
[0016]由上可見，采用半導(dǎo)體可飽和吸收鏡作為被動(dòng)鎖模的光學(xué)器件，有利于簡化激光器結(jié)構(gòu)，提高輸出激光脈沖質(zhì)量。
[0017]更進(jìn)一步的方案是，偏振分束裝置為渥拉斯頓棱鏡。
[0018]由上可見，采用渥拉斯頓棱鏡作為偏振分束裝置，由于渥拉斯頓棱鏡能夠?qū)崿F(xiàn)偏振分束，偏振度高，而且渥拉斯頓棱鏡結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，可降低成本。
[0019]更進(jìn)一步的方案是，偏振分束裝置為洛匈棱鏡。
[0020]由上可見，洛匈棱鏡與渥拉斯頓棱鏡工作原理相似，同樣具有結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，可降低成本。
[0021]更進(jìn)一步的方案是，輸出鏡的透射光與反射光之間的比例為一比九。
[0022]由上可見，將入射輸出鏡的激光脈沖能量分成10%的能量向外輸出和90%的能量向內(nèi)反射進(jìn)行再次諧振，有利于激光器持續(xù)輸出穩(wěn)定高質(zhì)量的激光脈沖。
[0023]更進(jìn)一步的方案是，泵浦光發(fā)射裝置的數(shù)量為兩個(gè)，每一個(gè)泵浦光發(fā)射裝置均通過第一保偏光纖連接于光纖合束器的第一端。
[0024]由上可見，當(dāng)一個(gè)泵浦源發(fā)射的光功率不足夠的時(shí)候可以采用增加多個(gè)泵浦源，并通過保偏光纖連接于新增泵浦源和光纖合束器之間，通過不同泵浦源的擴(kuò)展可以提高激光器的適用性。
[0025]更進(jìn)一步的方案是，激光器還包括功率放大器，功率放大器用于接收輸出鏡輸出的激光。
[0026]由上可見，在輸出鏡的后級還能增設(shè)功率放大器將輸出鏡輸出的激光脈沖進(jìn)行放大，有利于更進(jìn)一步地提高激光器輸出激光脈沖的光功率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1是本實(shí)用新型激光器實(shí)第一施例的結(jié)構(gòu)圖。
[0028]圖2是本實(shí)用新型激光器第二實(shí)施例中功率放大器的結(jié)構(gòu)圖。
[0029]以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
【具體實(shí)施方式】
[0030]第一實(shí)施例:
[0031]參照圖1，圖1是本實(shí)用新型激光器I的結(jié)構(gòu)圖。激光器I在沿其光路的方向上依次設(shè)置有泵浦光發(fā)射裝置111、泵浦光發(fā)射裝置112、光纖合束器12、增益光纖13、保偏光纖14、諧振腔15和輸出腔16，其中，諧振腔15在沿光路的方向依次設(shè)置有準(zhǔn)直器151、偏振分束裝置152和鎖模裝置153，輸出腔16在沿光路的方向依次設(shè)置有準(zhǔn)直器161、偏振分束裝置162和輸出鏡163。優(yōu)選地,增益光纖13為雙包層摻錢保偏光纖,鎖模裝置153為半導(dǎo)體可飽和吸收鏡，偏振分束裝置152和偏振分束裝置162為渥拉斯頓棱鏡或洛匈棱鏡。
[0032]泵浦光發(fā)射裝置111通過第一保偏光纖連接于光纖合束器12的第一端，泵浦光發(fā)射裝置112通過第二保偏光纖連接于光纖合束器12的第一端,光纖合束器12的第二端與為保偏光纖的增益光纖13連接，增益光纖13通過熔接方式與保偏光纖14連接，保偏光纖14與準(zhǔn)直器151連接，準(zhǔn)直器151通過第三保偏光纖連接于偏振分束裝置152，偏振分束裝置152通過第四保偏光纖連接于鎖模裝置153的一端。光纖合束器12的第一端還通過第五保偏光纖連接于準(zhǔn)直器161，準(zhǔn)直器161通過第六保偏光纖連接于偏振分束裝置162，偏振分束裝置162通過第七保偏光纖連接于鎖模裝置163。
[0033]當(dāng)激光器I工作時(shí)，泵浦光發(fā)射裝置111向光纖合束器12發(fā)射泵浦光，光纖合束器12使入射的泵浦光能夠在光纖內(nèi)傳輸，并將該泵浦光入射到增益光纖13中。泵浦光在雙包層摻錢的增益光纖13中傳播時(shí)，由于泵浦光的能量不能直接I禹合都光纖的纖芯內(nèi)，而是將泵浦光耦合到增益光纖的內(nèi)包層中，泵浦光在內(nèi)包層和外包層之間來回反射，并多次穿過單模纖芯并被該纖芯所吸收，從而在纖芯內(nèi)形成激光脈沖輸出，所以泵浦光的能量能夠在增益光纖13實(shí)現(xiàn)躍遷并間接地耦合到纖芯內(nèi)以激光脈沖的形式輸出到外。
[0034]隨后增益光纖13將激光脈沖入射到與增益光纖13進(jìn)行熔接的保偏光纖14中，由于增益光纖13與保偏光纖14進(jìn)行熔接連接，所以在增益光纖13與保偏光纖14在熔接的部分能夠起剝離殘余泵浦光的作用，并能過調(diào)節(jié)保偏光纖14的長度可以激光器的腔長并以此調(diào)節(jié)鎖模激光的重復(fù)頻率，以提高鎖模效果。
[0035]隨后準(zhǔn)直器151接收保偏光纖14輸出的激光脈沖并將其調(diào)整向偏振分束裝置152輸出，由于偏振分束裝置152能夠?qū)⑤斎氲钠窆夥稚谐蓛墒嗷ゴ怪逼駪B(tài)的線偏振光，所以偏振分束裝置152將慢軸傳輸?shù)木€偏振光入射到鎖模裝置153中。由于鎖模裝置153為半導(dǎo)體可飽和吸收鏡，所以鎖模裝置153能夠?qū)ζ駪B(tài)穩(wěn)定的激光脈沖進(jìn)行穩(wěn)定地對其進(jìn)行損耗吸收，并對該脈沖激光的前沿和后沿進(jìn)行不飽和地吸收，而激光脈沖的中心則進(jìn)行反射，隨后該反射的激光脈沖依次經(jīng)過偏振分束裝置152、準(zhǔn)直器151、保偏光纖14、增益光纖13和光纖合束器12后入射到準(zhǔn)直器161中。
[0036]準(zhǔn)直器161再對經(jīng)鎖模后的激光脈沖進(jìn)行調(diào)整準(zhǔn)直后輸出到偏振分束裝置162，由于線偏振激光脈沖在保偏光纖中傳播時(shí)，線偏振光的偏振態(tài)還是可能出現(xiàn)偏移，所以在準(zhǔn)直器161和輸出鏡163之間設(shè)置偏振分束裝置162可以再對激光脈沖再一次的偏振分光以提高激光脈沖的質(zhì)量。隨后將慢軸傳輸?shù)木€偏振光輸入到輸出鏡163,由于輸出鏡163的透射光與反射光之間的比例為1:9，所以入射的線偏振光將有10%透射到外，90%將反射到激光器內(nèi)并將繼續(xù)參與激光器內(nèi)的諧振。
[0037]第二實(shí)施例:
[0038]本實(shí)施例具有的激光器I具有功率放大器，功率放大器位于第一實(shí)施例的激光器I的輸出鏡163的輸出后級。
[0039]參照圖2，圖2是激光器I的功率放大器的結(jié)構(gòu)圖，功率放大器在沿其光路的方向上依次設(shè)置有包括隔離器21、模場適配器22、泵浦光發(fā)射裝置231、泵浦光發(fā)射裝置232、光纖合束器24、增益光纖25、包層功率剝離器26、準(zhǔn)直器27。
[0040]準(zhǔn)直器163、隔離器21、模場適配器22、泵浦光發(fā)射裝置231、泵浦光發(fā)射裝置232、光纖合束器24、增益光纖25、包層功率剝離器26和準(zhǔn)直器27相互之間均米用保偏光纖進(jìn)行連接。
[0041]當(dāng)準(zhǔn)直器163輸出鎖模后的激光脈沖后入射到隔離器21后，由于隔離器21具有阻斷反射光的功能，所以隔離器有效地阻斷反射進(jìn)入到輸出腔16或諧振腔15的光，以提高激光器輸出激光脈沖的穩(wěn)定性。隨后模場適配器22接收到隔離器21輸出的激光脈沖后，通過模場適配器22將入射的激光脈沖進(jìn)行擴(kuò)寬和匹配輸出，使得該激光脈沖能夠以最大限度的光功率在保偏光纖中傳輸。
[0042]光纖合束器24接收泵浦光發(fā)射裝置231輸出的泵浦光和模場適配器22輸出的經(jīng)擴(kuò)寬和匹配后的脈沖激光，隨后光纖合束器24將接收到的激光輸入到增益光纖25中，隨后增益光纖25對入射的泵浦光進(jìn)行躍遷增益后融合到纖芯進(jìn)行傳播，通過泵浦光發(fā)射裝置231和增益光纖24對輸出的激光脈沖功率更進(jìn)一步的增大。然后在將其輸入到包層功率剝離器26中，包層功率剝離器26對入射的激光進(jìn)行剝離殘余泵浦光以進(jìn)一步提高激光脈沖的質(zhì)量。最后包層功率剝離器26將輸出激光到準(zhǔn)直器27中，經(jīng)過準(zhǔn)直器27再進(jìn)一步的調(diào)整準(zhǔn)直后輸出到外供使用人員使用。
[0043]由上述方案可見，通過設(shè)置在準(zhǔn)直器151和鎖模裝置153之間的偏振分束裝置152將從準(zhǔn)直器151入射的光進(jìn)行偏振分束，通過調(diào)節(jié)偏振分束裝置151實(shí)現(xiàn)慢軸傳輸或快軸傳輸?shù)木€偏振光入射到鎖模裝置153，使得鎖模裝置153能夠?qū)ζ洳糠帜芰窟M(jìn)行穩(wěn)定地吸收并反射穩(wěn)定的鎖模后的激光脈沖，并在輸出鏡163和準(zhǔn)直器161之間設(shè)置有偏振分束裝置162同樣使得輸出的光為線偏振光和反射到諧振腔內(nèi)的光為線偏振光。
[0044]同時(shí)，本實(shí)用新型利用保偏光纖來連接激光器的各個(gè)光學(xué)器件，通過全保偏光纖的結(jié)構(gòu)的激光器具有良好的穩(wěn)定性，通過保偏光纖來傳輸線偏振光，使得光路避免受到溫度變化帶來的振動(dòng)的影響，且光損耗低，使得光路傳輸過程穩(wěn)定高效，不容易受外界環(huán)境干擾。
[0045] 當(dāng)激光器輸出功率不足時(shí)，還可以同時(shí)開啟泵浦光發(fā)射裝置111和泵浦光發(fā)射裝置112使它們同時(shí)向光纖合束器輸出泵浦光，使得激光器輸出更高功率的激光，且還可以同時(shí)開啟泵浦光發(fā)射裝置231和泵浦光發(fā)射裝置232使它們同時(shí)向光纖合束器輸出泵浦光，也可以使得激光器輸出更高功率的激光脈沖。
【權(quán)利要求】
1.激光器，其在沿光路的方向上依次設(shè)置有至少一個(gè)泵浦光發(fā)射裝置、光纖合束器、增益光纖、第一準(zhǔn)直器、鎖模裝置、第二準(zhǔn)直器和輸出鏡； 其特征在于: 所述激光器在所述第一準(zhǔn)直器和所述鎖模裝置之間設(shè)置有第一偏振分束裝置； 所述激光器還在所述第二準(zhǔn)直器和所述輸出鏡之間設(shè)置有第二偏振分束裝置； 所述泵浦光發(fā)射裝置通過第一保偏光纖連接于所述光纖合束器的第一端； 所述增益光纖為保偏光纖，所述光纖合束器的第二端通過所述增益光纖連接于所述第一準(zhǔn)直器; 所述第一準(zhǔn)直器通過第二保偏光纖連接于所述第一偏振分束裝置； 所述第一偏振分束裝置通過第三保偏光纖連接于所述鎖模裝置； 所述光纖合束器的第一端通過第四保偏光纖連接于所述第二準(zhǔn)直器； 所述第二準(zhǔn)直器通過第五保偏光纖連接于所述第二偏振分束裝置； 所述第二偏振分束裝置通過第六保偏光纖連接于所述輸出鏡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光器，其特征在于: 所述激光器還包括用于連接所述增益光纖與第一準(zhǔn)直器之間的第七保偏光纖。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光器，其特征在于: 所述增益光纖與所述第七保偏光纖通過熔接的方式連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光器，其特征在于: 所述增益光纖為雙包層摻銩保偏光纖。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光器，其特征在于: 所述鎖模裝置為半導(dǎo)體可飽和吸收鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光器，其特征在于: 所述偏振分束裝置為渥拉斯頓棱鏡。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光器，其特征在于: 所述偏振分束裝置為洛匈棱鏡。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光器，其特征在于: 所述輸出鏡的透射光與反射光之間的比例為一比九。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的激光器，其特征在于: 所述泵浦光發(fā)射裝置的數(shù)量為兩個(gè)，每一個(gè)所述泵浦光發(fā)射裝置均通過所述第一保偏光纖連接于所述光纖合束器的第一端。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的激光器，其特征在于: 所述激光器還包括功率放大器，所述功率放大器用于接收所述輸出鏡輸出的激光。
【文檔編號(hào)】H01S3/02GK203690695SQ201420054470
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年1月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月27日
【發(fā)明者】曹丁象, 盧建南, 梁文富, 黎海明 申請人:光庫通訊(珠海)有限公司