基于受激布里淵散射的全光纖化調q光纖激光器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于受激布里淵散射的全光纖化調Q光纖激光器，它包括低反射率光纖光柵、激光合束器、摻鐿雙包層有源光纖、摻Sm3+單模光纖、高反射率光纖光柵和多個泵浦源，并且摻Sm3+單模光纖的芯徑比摻鐿雙包層有源光纖的芯徑小，激光合束器具有第一合束連接端、第二合束連接端和泵浦輸入端。第一合束連接端與低反射率光纖光柵相連接，泵浦輸入端分別與多個泵浦源的輸入端相連接，第二合束連接端與摻鐿雙包層有源光纖的一端相連接，摻鐿雙包層有源光纖的另一端與摻Sm3+單模光纖的一端相熔接，摻Sm3+單模光纖的另一端與高反射率光纖光柵相連接。本實用新型具有被動調Q功能，而且自調Q穩定性好，提高脈沖峰值功率及減小脈沖寬度。
【專利說明】基于受激布里淵散射的全光纖化調Q光纖激光器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種基于受激布里淵散射的全光纖化調Q光纖激光器，屬于激光【技術領域】。
【背景技術】
[0002]目前，包層抽運技術是在20世紀80年代后期出現的，這一技術的出現使光纖激光器的功率水平有了巨大的提高，目前連續激光功率最高已達10 kff( IPG公司)。采用包層抽運技術構成的光纖激光器，其結構緊湊、效率高、可廣泛應用于醫學、激光測距、遙感技術、工業加工和參量振蕩等，特別是要求使用高功率光源的眾多領域。所以光纖激光器在最近幾年倍受:青睞。
[0003]對于許多應用來說，需要有高峰值功率的脈沖光源，Q開關技術是獲得高峰值功率的有效方法。通常的調Q激光器，光脈沖寬度與腔長成正比，要獲得較短脈沖，需要減少光纖長度，這勢必降低了腔內能量的儲存；增加稀土離子的摻雜濃度，原則上可以增大脈沖峰值功率，但是這受到粒子猝滅的限制。
[0004]調Q技術分為主動調Q和被動調Q方式，前者是通過外加一些器件，通過器件的開關兩種狀態來改變激光器的Q值達到輸出脈沖光束的目的；后者是通過儲能的方式來改變激光器的Q值達到輸出脈沖光束的目的，和主動調Q技術相比，被動調Q不需要外加器件，所以其成本較低，結構簡單，體積較小，易于設計和生產。
[0005]光纖中的受激布里淵散射(SBS)可使光纖激光器實現自調Q運轉，也即被動調Q方式，這種自調Q產生的激光脈沖寬度與腔內光子壽命無關，而是依賴于SBS的動態特征。與常規的調Q光纖激光器相比，基于SBS過程的自調Q光纖激光器可將峰值功率提高一個量級。然而，自調Q也存在在一些缺陷，例如運轉穩定性欠佳。

【發明內容】

[0006]本實用新型所要解決的技術問題是克服現有技術的缺陷，提供一種基于受激布里淵散射的全光纖化調Q光纖激光器，它具有被動調Q功能，而且自調Q穩定性好，提高了脈沖峰值功率及減小了脈沖寬度。
[0007]本實用新型解決上述技術問題采取的技術方案是:一種基于受激布里淵散射的全光纖化調Q光纖激光器，它包括低反射率光纖光柵、激光合束器、摻鐿雙包層有源光纖、摻Sm3+單模光纖、高反射率光纖光柵和多個泵浦源，并且摻Sm3+單模光纖的芯徑比摻鐿雙包層有源光纖的芯徑小；激光合束器具有第一合束連接端、第二合束連接端和泵浦輸入端，第一合束連接端與低反射率光纖光柵相連接，泵浦輸入端分別與多個泵浦源的輸入端相連接，第二合束連接端與摻鐿雙包層有源光纖的一端相連接，摻鐿雙包層有源光纖的另一端與摻Sm3+單模光纖的一端相熔接，摻Sm3+單模光纖的另一端與高反射率光纖光柵相連接，所述的高反射率光纖光柵、摻Sm3+單模光纖以及摻鐿雙包層有源光纖和摻Sm3+單模光纖的熔接處構成一調Q諧振腔；所述的低反射率光纖光柵、摻鐿雙包層有源光纖和摻鐿雙包層有源光纖和摻Sm3+單模光纖的熔接處構成一放大諧振腔。
[0008]進一步，所述的摻鐿雙包層有源光纖和摻Sm3+單模光纖的熔接處外套有熔接頭。
[0009]采用了上述技術方案后，本實用新型使用了被動調Q機制，不需要外加調Q裝置，沒有復雜的電路調制部分，既節約了生產成本，又簡化了結構。此被動調Q方式可利用1064納米的泵浦光形成的超聲衍射光柵，此超聲衍射光柵比聲光調Q開關的超聲光柵頻率高一個數量級，提高了脈沖峰值功率及減小了脈沖寬度，再加上可飽和吸收體(摻Sm3+單模光纖)的調Q機制，所以性能更加優越和穩定。因為采用了全光纖化的結構，沒有引入任何塊狀器件，所以能夠充分體現第三代激光器免維護的優勢，使其性能更加穩定，結構更加緊湊；另夕卜，由于SBS調Q受多種因素影響，頻率抖動比較大，所以本實用新型中應用了摻Sm3+單模光纖，因為摻Sm3+單模光纖可以作為一種可飽和吸收體，當SBS的泵浦光(1064納米)較弱時，可飽和吸收體透過率很小，損耗較大，不能形成1064納米的激光，但是當粒子數反轉到達到某一閾值時，可飽和吸收體的透過率突然增大，形成1064納米的激光作為泵浦光，從而激發了摻Sm3+單模光纖的反向SBS激光，這就穩定了 SBS激光的頻率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本實用新型的基于受激布里淵散射的全光纖化調Q光纖激光器的結構示意圖；
[0011]圖2為本實用新型的形成超聲衍射光柵的摻Sm3+單模光纖的的內部狀態圖。【具體實施方式】
[0012]為了使本實用新型的內容更容易被清楚地理解，下面根據具體實施例并結合附圖，對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0013]如圖1所示，一種基于受激布里淵散射的全光纖化調Q光纖激光器，它包括低反射率光纖光柵1、激光合束器3、摻鐿雙包層有源光纖4、摻Sm3+單模光纖5、高反射率光纖光柵6和多個泵浦源2,并且摻Sm3+單模光纖5的芯徑比摻鐿雙包層有源光纖4的芯徑小；激光合束器3具有第一合束連接端、第二合束連接端和泵浦輸入端，第一合束連接端與低反射率光纖光柵1相連接，泵浦輸入端分別與多個泵浦源2的輸入端相連接，第二合束連接端與摻鐿雙包層有源光纖4的一端相連接,摻鐿雙包層有源光纖4的另一端與摻Sm3+單模光纖5的一端相熔接，摻Sm3+單模光纖5的另一端與高反射率光纖光柵6相連接，高反射率光纖光柵6、摻Sm3+單模光纖5以及摻鐿雙包層有源光纖4和摻Sm3+單模光纖5的熔接處構成一調Q諧振腔；低反射率光纖光柵1、摻鐿雙包層有源光纖4和摻Sm3+單模光纖5以及摻鐿雙包層有源光纖4和摻Sm3+單模光纖5的熔接處構成一放大諧振腔。
[0014]摻鐿雙包層有源光纖4和摻Sm3+單模光纖5的熔接處外套有熔接頭7。
[0015]低反射率光纖光柵1和高反射率光纖光柵6的反射率是相對于700nm-1200nm的激光來說的。
[0016]本實用新型的工作原理如下:
[0017]泵浦光泵入摻鐿雙包層有源光纖4后，經歷兩個階段，第一個階段，即低Q狀態，此時泵浦光通常為976納米，摻Sm3+單模光纖作為SBS介質，此時高反射率光纖光柵6、摻Sm3+單模光纖5和熔接處構成SBS的起始諧振腔，由于此時諧振腔內損耗大于增益，激光器處于低Q狀態，所以不能形成激光振蕩。當上能級粒子數不斷增加，放大的自發輻射光不斷增強，進而進入摻Sm3+單模光纖5的ASE不斷增強，由于SBS的閾值與光纖芯面積成正比，所以隨著泵浦光(ASE)的增強，摻Sm3+單模光纖5首先達到SBS閾值，摻Sm3+單模光纖5激發同向傳播受激聲波，這個受激聲波可以引起摻Sm3+單模光纖5介質密度的周期性變化，產生超聲衍射光柵(如圖2所示)。然后進入第二個階段，也就是高Q狀態，超聲衍射光柵相當于在摻Sm3+單模光纖5中置入了 一個高反射鏡,使大部分自發福射光的能量由于受激聲波形成的光柵而轉移至有布里淵頻移的后向斯托克斯散射光，且此散射光指數增強，形成的光脈沖寬度非常窄，寬度只與SBS動力學性質有關，而與光的來回傳輸時間無關。最后，后向斯托克斯散射光經由低反射率光纖光柵1、摻鐿雙包層有源光纖4和熔接處7形成諧振腔放大后，由低反射率光纖光柵1輸出，消耗了上能級粒子，輸出一脈沖激光，完成整個調Q過程，在SBS調Q過程中，采用摻Sm3+單模光纖5，則摻Sm3+單模光纖5具有可飽和吸收功能，可以穩定SBS光脈沖頻率。
[0018]以上所述的具體實施例，對本實用新型解決的技術問題、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，并不用于限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種基于受激布里淵散射的全光纖化調Q光纖激光器，其特征在于:它包括低反射率光纖光柵(1)、激光合束器(3 )、摻鐿雙包層有源光纖(4 )、摻Sm3+單模光纖(5 )、高反射率光纖光柵(6)和多個泵浦源(2),并且摻Sm3+單模光纖(5)的芯徑比摻鐿雙包層有源光纖(4)的芯徑小；激光合束器(3)具有第一合束連接端、第二合束連接端和泵浦輸入端，第一合束連接端與低反射率光纖光柵(1)相連接，泵浦輸入端分別與多個泵浦源(2)的輸入端相連接，第二合束連接端與摻鐿雙包層有源光纖(4)的一端相連接,摻鐿雙包層有源光纖(4)的另一端與摻Sm3+單模光纖(5)的一端相熔接，摻Sm3+單模光纖(5)的另一端與高反射率光纖光柵(6)相連接，所述的高反射率光纖光柵(6)、摻Sm3+單模光纖(5)以及摻鐿雙包層有源光纖(4)和摻Sm3+單模光纖(5)的熔接處構成一調Q諧振腔；所述的低反射率光纖光柵(1)、摻鐿雙包層有源光纖(4)和摻鐿雙包層有源光纖(4)和摻Sm3+單模光纖(5)的熔接處構成一放大諧振腔。
2.根據權利要求1所述的基于受激布里淵散射的全光纖化調Q光纖激光器，其特征在于:所述的摻鐿雙包層有源光纖(4)和摻Sm3+單模光纖(5)的熔接處外套有熔接頭(7)。
【文檔編號】H01S3/067GK203466418SQ201320598894
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年9月27日 優先權日:2013年9月27日
【發明者】黃偉, 李豐, 張巍巍, 談根林 申請人:江蘇天元激光科技有限公司, 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所