[实用新型]基于MOPA结构的全光纤化亚纳秒脉冲激光器

说明书

本实用新型公开了一种基于MOPA结构的全光纤化亚纳秒脉冲激光器，包括预放大级光路结构和主放大级光路结构，预放大级光路结构是一种单级双程的预放大结构，能够节省增益光纤长度，增大光‑光转化效率，从而提高增益光纤对小信号的放大能力，保障亚纳秒激光脉冲的高保真放大；且预放大级光路结构中，在宽带光纤反射镜和波分复用器之间连接有可调谐滤波器，可实现通带宽度可调滤波，从而滤除单程放大的ASE光，有效避免因滤波器与种子源带宽不匹配造成的损耗；且单模半导体激光器采用后向泵浦方式，可有效抑制ASE效应，同时提高输出功率；本实用新型输出功率高，放大级数少，结构紧凑，成本较低易于商业化生产。

技术领域

本实用新型涉及光纤激光器领域，特别是涉及一种双向泵浦的高功率光纤激光器。

背景技术

随着多模半导体激光器输出功率的不断提高、双包层掺杂光纤的快速发展以及包层泵浦技术光纤熔接热管理技术等关键技术的不断突破，基于主振荡功率放大MOPA结构的光纤激光器的输出功率得到了极大的提高。光纤激光器具有转换效率高、光束质量好、使用寿命长、维护费用低和体积小巧等优点，使得光纤激光器在材料加工、激光通信、光谱测量、医学和军事领域(激光测距、遥感)占有重要地位。脉冲光纤激光器相较于连续光纤激光器具有更窄的脉冲宽度和更高的峰值功率，现今平均功率几十瓦、脉冲宽度100fs-100ns、重复频率kHz-MHz的光纤激光器，已经广泛应用于材料精密加工、激光打标等工业领域。光纤激光器脉冲宽度介于100ps-1ns之间我们称之为亚纳秒脉冲光纤激光器，与超短脉冲(小于100ps)光纤激光器相比，亚纳秒脉冲光纤激光器具有更长的等离子体作用时间来实现加工材料的溶解。而与纳秒级脉冲光纤激光器相比，由于具有相对较短的脉冲宽度，加工材料受热影响区域相对更小，加工质量更好。

亚纳秒脉冲激光器一般通过被动锁模技术(重频10MHz以上)或直接调制半导体激光器(1MHz以下)来实现，被动锁模利用色散管理光纤展宽或者压缩技术得到脉冲宽度为百皮秒的激光脉冲输出，而色散管理光纤具有价格昂贵、熔接损耗大等缺点，而直接调制半导体激光器至亚纳秒量级，具有脉冲宽度、形状、重复频率可调等优点，但输出脉冲平均功率较低(一般小于1μW),在功率放大过程中容易出现ASE效应，从而限制放大器的放大效率，并且需要较长的增益光纤和多级MOPA放大才能达到目前工业应用要求，成本较高不利于商业化生产。

专利文献CN 105098574 A公开了一种具有往返结构的脉冲光纤激光器，其针对窄脉宽种子源功率较小放大后信噪比较低的问题，采用往返机构来改善掺镱双包层光纤和多模泵浦源的预放大级的增益特性和噪声特性，往返机构可使信号光往返回两次经过掺镱双包层光纤放大，相当于同时增加了泵浦光的强度和增益光纤的长度，且通过窄带反射镜把大部分的噪声直接滤除，有效增加了预放大级的信噪比，这种结构一定程度上克服了小信号放大困难、增益光纤过长的问题，但是，窄带反射镜与信号光的不匹配容易造成激光脉冲变形问题，严重影响激光器的使用，且其放大结构还有待进一步改进。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型提出一种基于MOPA结构的全光纤化亚纳秒脉冲激光器，采用单程后向泵浦方式，克服了小信号脉冲放大过程中ASE光积累问题，大幅度提高了输出功率，实现了高功率亚纳秒激光脉冲的稳定输出。

本实用新型的技术方案是这样实现的：