本發(fā)明涉及的是激光器應(yīng)用領(lǐng)域，尤其是一種基于摻鐿光纖的1030nm激光放大器。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，公知的技術(shù)是高功率的1030nm激光在激光醫(yī)學(xué)、激光雷達(dá)、固體激光種子源等諸多領(lǐng)域具有迫切的應(yīng)用需求?；趽借O光纖的激光放大器是產(chǎn)生1030nm激光的有效途徑之一。
基于摻鐿光纖的激光放大原理，由于摻鐿光纖吸收和發(fā)射截面參數(shù)與波長(zhǎng)相關(guān)，相較于摻鐿光纖的普遍應(yīng)用波段（如1060-1080nm），要實(shí)現(xiàn)1030nm激光高功率和高效率輸出存在較大難度。在激光功率較高時(shí)，ASE在光纖內(nèi)傳播過(guò)程中不斷放大，導(dǎo)致ASE功率顯著增加，大幅降低放大器的效率和穩(wěn)定性。因此ASE將是1030nm激光放大器設(shè)計(jì)參數(shù)中的一個(gè)重要考慮因素。為了解決1030nm光纖激光放大器效率低和穩(wěn)定性差的問(wèn)題，提出了一種基于摻鐿光纖的高效率1030nm激光放大器技術(shù)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的，就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，而提供一種基于摻鐿光纖的1030nm激光放大器，該方案采用1030nm單模光纖振蕩器作為種子源，通過(guò)一級(jí)放大結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)1030nm高效率輸出。通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)振蕩器和放大器的參數(shù)以及加入濾波系統(tǒng)等方法，彌補(bǔ)在摻鐿光纖中短波長(zhǎng)激光放大過(guò)程ASE嚴(yán)重、信噪比低和可靠性較差等不足，實(shí)現(xiàn)1030nm高效率、高信噪比和高可靠性輸出。
本方案是通過(guò)如下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)的：
一種基于摻鐿光纖的1030nm激光放大器，包括有作為1030nm種子源的振蕩器、濾波系統(tǒng)以及放大器，振蕩器發(fā)出的激光束通過(guò)濾波系統(tǒng)后進(jìn)入放大器進(jìn)行功率放大；激光束束縛在光纖中傳輸；放大器中所有的光纖器件均通過(guò)熔接的方式進(jìn)行連接。
作為本方案的優(yōu)選：振蕩器內(nèi)設(shè)置有振蕩器泵浦源、1030nm高反光纖光柵，摻鐿單模光纖，1030nm低反光纖光柵和振蕩器CPS；泵浦源發(fā)出的激光束依次經(jīng)過(guò)1030nm高反光纖光柵，摻鐿單模光纖，1030nm低反光纖光柵和CPS后輸出至濾波系統(tǒng)。
作為本方案的優(yōu)選：濾波系統(tǒng)包括有1030nm窄帶濾波器和1030nm隔離器；輸入濾波系統(tǒng)的激光束依次經(jīng)過(guò)1030nm窄帶濾波器和1030nm隔離器后輸出至放大器。
作為本方案的優(yōu)選：1030nm窄帶濾波器和1030nm隔離器均帶有回光導(dǎo)出臂。
作為本方案的優(yōu)選：放大器包括有MFA，放大器泵浦源，耦合器，摻鐿多模光纖，放大器CPS和輸出準(zhǔn)直單元；輸入放大器的激光束一次通過(guò)MFA，耦合器后，進(jìn)入摻鐿多模光纖進(jìn)行放大，放大后的激光束進(jìn)入放大器CPS進(jìn)行包層光濾除，最后激光束通過(guò)輸出準(zhǔn)直單元傳輸至自由空間。
作為本方案的優(yōu)選：放大器泵浦源為耦合器提供泵浦。
本方案的有益效果可根據(jù)對(duì)上述方案的敘述得知，由于在該方案中振蕩器作為1030nm放大器的種子源，通過(guò)對(duì)摻鐿單模光纖長(zhǎng)度、1030nm高反光纖光柵的反射率和1030nm低反光纖光柵的反射率的設(shè)計(jì)，可有效提高種子源的信噪比；通過(guò)加入濾波系統(tǒng)，可進(jìn)一步種子光的信噪比以及提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性；通過(guò)對(duì)放大器中摻鐿多模光纖的長(zhǎng)度和芯徑的設(shè)計(jì)，可有效抑制放大過(guò)程產(chǎn)生的ASE。通過(guò)以上合理的設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)1030nm高效率、高信噪比和高可靠性輸出。
由此可見(jiàn)，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和進(jìn)步，其實(shí)施的有益效果也是顯而易見(jiàn)的。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明光路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中，1為振蕩器，2為振蕩器泵浦源，3為1030nm高反光纖光柵，4為摻鐿單模光纖，5為1030nm低反光纖光柵，6為振蕩器CPS，7為濾波系統(tǒng)，8為1030nm窄帶濾波器，9為1030nm隔離器，10為放大器，11為MFA，12為放大器泵浦源，13為耦合器，14為摻鐿多模光纖，15為放大器CPS，16為輸出準(zhǔn)直單元。
具體實(shí)施方式
本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的所有特征，或公開(kāi)的所有方法或過(guò)程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
本說(shuō)明書(shū)（包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖）中公開(kāi)的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類(lèi)似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類(lèi)似特征中的一個(gè)例子而已。
通過(guò)附圖可以看出，本發(fā)明提供的基于摻鐿光纖的高效率1030nm激光放大器包括：振蕩器1，振蕩器泵浦源2，1030nm高反光纖光柵3，摻鐿單模光纖4，1030nm低反光纖光柵5，振蕩器CPS6，濾波系統(tǒng)7，1030nm窄帶濾波器8，1030nm隔離器9，放大器10，MFA11，放大器泵浦源12，耦合器13，摻鐿多模光纖14，放大器CPS15，輸出準(zhǔn)直單元16。振蕩器1由振蕩器泵浦源2，1030nm高反光纖光柵3，摻鐿單模光纖4，1030nm低反光纖光柵5和振蕩器CPS6組成，摻鐿單模光纖4的長(zhǎng)度、1030nm高反光纖光柵3反射率以及1030nm低反光纖光柵5反射率都經(jīng)過(guò)嚴(yán)格設(shè)定，使得振蕩器1的輸出光譜中的ASE得到有效抑制。濾波系統(tǒng)7由1030nm窄帶濾波器8和1030nm隔離器9組成，可有效提高激光器的信噪比和可靠性。放大器10由MFA11，放大器泵浦源12，耦合器13，摻鐿多模光纖14，放大器CPS15，輸出準(zhǔn)直單元16組成，摻鐿多模光纖14的長(zhǎng)度和芯徑都經(jīng)過(guò)嚴(yán)格設(shè)定，使得放大器10在高效輸出的同時(shí)有效抑制輸出光譜中的ASE。
本發(fā)明的具體實(shí)施例：
具體實(shí)施方式一：
振蕩器1中的振蕩器泵浦源2采用中心波長(zhǎng)976nm的尾纖DL（Diode Laser，二極管激光器）。1030nm高反光纖光柵3對(duì)泵浦光高透射率，對(duì)1030nm激光高反射率。摻鐿單模光纖4采用雙包層的單模摻鐿光纖。1030nm低反光纖光柵5對(duì)泵浦光高透射率，對(duì)1030nm激光低反射率。振蕩器CPS6可對(duì)殘余的泵浦光進(jìn)行泄露，泵浦光濾除比一般應(yīng)大于15dB。
濾波系統(tǒng)7中的1030nm窄帶濾波器8用于濾除振蕩器1產(chǎn)生的ASE，提高放大后激光輸出的信噪比，窄帶濾波器8的帶寬應(yīng)小于8nm；1030nm隔離器9用于隔離放大器10的回光，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
放大器10中的MFA11用于將單模光纖和多模光纖進(jìn)行模式匹配，減小系統(tǒng)的模式畸變。放大器泵浦源12采用中心波長(zhǎng)976nm的尾纖DL。耦合器13用于將1030nm的激光和976nm的泵浦光耦合入摻鐿多模光纖14，其信號(hào)光纖和泵浦光纖的尺寸分別與摻鐿多模光纖14與放大器泵浦源12的光纖匹配。摻鐿多模光纖14采用雙包層的摻鐿多模光纖，放大器CPS15可對(duì)殘余的泵浦光進(jìn)行泄露，泵浦光濾除比一般應(yīng)大于15dB。輸出準(zhǔn)直單元16用于將1030nm激光準(zhǔn)直傳輸至自由空間。
通過(guò)設(shè)計(jì)摻鐿單模光纖4的長(zhǎng)度、1030nm高反光纖光柵3反射率、1030nm低反光纖光柵5的反射率和摻鐿多模光纖14的長(zhǎng)度和芯徑，基于摻鐿光纖可以實(shí)現(xiàn)高效率1030nm激光放大輸出。
具體實(shí)施方式二：
結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與實(shí)施方式一所述的區(qū)別在于，1030nm高反光纖光柵3和1030nm低反光纖光柵5均采用窄線寬光纖光柵（帶寬小于0.5nm）。在保證激光輸出效率的情況下，通過(guò)設(shè)計(jì)摻鐿單模光纖4的長(zhǎng)度和摻鐿多模光纖14的長(zhǎng)度和芯徑可有效抑制放大器中的光譜展寬，此種情況下，1030nm激光可以實(shí)現(xiàn)窄線寬輸出。
具體實(shí)施方式三：
結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與實(shí)施方式一所述的區(qū)別在于， 1030nm高反光纖光柵3，摻鐿單模光纖4，1030nm低反光纖光柵5，振蕩器CPS6，1030nm窄帶濾波器8，1030nm隔離器9，MFA11，放大器泵浦源12，耦合器13，摻鐿多模光纖14，放大器CPS15和輸出準(zhǔn)直單元16中的信號(hào)光纖均采用保偏光纖，此種情況下，1030nm激光可以實(shí)現(xiàn)線偏振輸出。
具體實(shí)施方式四：
結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與實(shí)施方式一所述的區(qū)別在于，1030nm高反光纖光柵3和1030nm低反光纖光柵5均采用窄線寬光纖光柵（帶寬小于0.5nm）。通過(guò)設(shè)計(jì)摻鐿單模光纖4的長(zhǎng)度和摻鐿多模光纖14的長(zhǎng)度和芯徑可有效抑制放大器中的光譜展寬。1030nm高反光纖光柵3，摻鐿單模光纖4，1030nm低反光纖光柵5，振蕩器CPS6，1030nm窄帶濾波器8，1030nm隔離器9，MFA11，放大器泵浦源12，耦合器13，摻鐿多模光纖14，放大器CPS15和輸出準(zhǔn)直單元16中的信號(hào)光纖均采用保偏光纖，此種情況下，1030nm激光可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)線偏振和窄線寬輸出。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
本發(fā)明并不局限于前述的具體實(shí)施方式。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說(shuō)明書(shū)中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過(guò)程的步驟或任何新的組合。