[发明专利]全光纤结构980nm波段复合腔单模光纤激光器

摘要

本发明公开了一种全光纤结构980nm波段复合腔单模光纤激光器，目的是解决空间光耦合不足和特殊设计双包层光纤带来的器件匹配问题，并克服泵浦功率低、ASE抑制差对于980nm激光器系统输出特性的影响。本发明由N个增益模块、N-1个偏振控制器、耦合模块、输出耦合端和N-1个泄漏端组成；增益模块由2个泵浦模块、2个多波长波分复用器、掺镱光纤、第二光敏光纤、第二光纤布拉格光栅和第一光纤环构成；输出耦合端由第三光敏光纤、长周期光纤光栅和第三光纤布拉格光栅组成；泄漏端由第二光纤环构成。本发明克服了空间光耦合的不足和器件匹配问题；解决了输出功率受限的问题和泵浦功率低、ASE抑制差对于980nm激光器系统输出特性的影响。

主权项

一种全光纤结构980nm波段复合腔单模光纤激光器，由N个增益模块（8）、N‑1个偏振控制器（10）、耦合模块（11）、输出耦合端（13）和N‑1个泄漏端（14）组成；一个增益模块（8）与耦合模块（11）的输入端（9）直接相连，其余N‑1个增益模块（8）经偏振控制器（10）与耦合模块（11）的输入端（9）相连，耦合模块（11）的第一输出端（121）与输出耦合模块（13）的输入端相连，耦合模块（11）的N‑1个第二输出端（122）分别与N‑1个泄露端（14）相连；不同器件之间通过光纤熔接来连接，相互熔接的两个光纤的结构相同；其特征在于：增益模块（8）由2个泵浦模块、2个多波长波分复用器、掺镱光纤（5）、第二光敏光纤（182）、刻写在第二光敏光纤（182）纤芯中的第二光纤布拉格光栅（192）和第一光纤环（251）构成；第一泵浦模块（231）和第二泵浦模块（232）具有相同的结构，每个泵浦模块具有M个输出端，不同输出端输出的泵浦光的波长不同，且与相应的多波长波分复用器的M个泵浦输入端的输入波长相等，M大于等于2；第一多波长波分复用器（241）和第二多波长波分复用器（242）结构相同，第一多波长波分复用器（241）将第一泵浦模块（231）产生的泵浦光分别耦合到掺镱光纤（5）的纤芯中,第二多波长波分复用器（242）将第二泵浦模块（232）产生的泵浦光分别耦合到掺镱光纤（5）的纤芯中；第一多波长波分复用器（241）和第二多波长波分复用器（242）均具有M个泵浦输入端，M个泵浦输入端对应的波长表示为[λ1,λ2,…,λm,…,λM]，λm的范围是900nm～965nm，m=1,2,…,M；第二光纤布拉格光栅（192）选用中心波长为980nm波段的高反光纤光栅，反射率大于95%，带宽不小于0.5nm，旁瓣抑制比不小于10dB；第一光纤环（251）采用单模单包层光纤制成，纤芯中光场的损耗要求不小于25dB；增益模块（8）中，第一泵浦模块（231）与第一多波长波分复用器（241）的泵浦输入端相连，第二泵浦模块（232）与第二多波长波分复用器（242）的泵浦输入端相连，第一多波长波分复用器（241）的输出端与掺镱光纤（5）的一端相连，第一多波长波分复用器（241）的信号端与耦合模块（11）的输入端（9）相连，第二多波长波分复用器（242）的输出端与掺镱光纤（5）的另一端相连，第二多波长波分复用器（242）的信号端与第二光敏光纤（182）的一端相连，第二光敏光纤（182）的另一端与第一光纤环（251）相连；第一泵浦模块（231）与第二泵浦模块（232）结构相同，第一泵浦模块（231）由M 个泵浦光偏振合成模块（20）构成，每个泵浦光偏振合成模块结构相同，泵浦光偏振合成模块（20）均由2个线偏振半导体激光器（21）和光纤偏振合束器（22）构成，两个线偏振半导体激光器（21）结构相同，输出光场是线偏振的，工作波长范围为900nm～965nm，且与第一多波长波分复用器（241）的泵浦输出端的输入波长相等；光纤偏振合束器（22）将两个线偏振半导体激光器（21）输出的线偏振光场耦合到同一个输出端光纤的纤芯中，2个线偏振半导体激光器（21）均与光纤偏振合束器（22）的输入端相连，光纤偏振合束器（22）的输出端即为泵浦光偏振合成模块（20）的输出端，泵浦光偏振合成模块（20）的输出端即为第一泵浦模块（231）的输出端，与第一多波长波分复用器（241）的泵浦输入端相连；输出耦合端（13）由第三光敏光纤（183）、以及刻写在第三光敏光纤（183）纤芯中的长周期光纤光栅（26）和第三光纤布拉格光栅（193）组成，长周期光纤光栅（26）选用中心波长位于1030nm～1040nm的长周期光纤光栅，带宽不小于20nm，光场损耗不小于10dB；第三光纤布拉格光栅（193）选用中心波长位于980nm波段的光纤布拉格光栅，峰值反射率为10%～50%，带宽不小于0.5nm，旁瓣抑制比不小于10dB；第三光敏光纤（183）与耦合模块（11）的第一输出端（121）相连，第三光敏光纤（183）将从耦合模块（11）接收的输出光场传输到长周期光纤光栅（26），长周期光纤光栅（26）将1030nm波段的ASE光场从纤芯耦合到包层中；第三光敏光纤（183）将纤芯中的980nm波段信号光场传送给第三光纤布拉格光栅（193）；第三光纤布拉格光栅（193）将从长周期光纤光栅（26）接收的980nm波段信号光场部分反射，并将另一部分信号光场透射出来，形成激光输出15。N‑1个泄漏端（14）具有相同的结构，泄漏端（14）均是第二光纤环（252），第二光纤环（252）与第一光纤环（251）具有相同的结构。