全光纖激光器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及激光加工技術領域，尤其涉及一種全光纖激光器。
【背景技術】
[0002]—般來說，被動鎖模光纖激光器可以產生重復頻率為幾MHz或者幾十MHz的皮秒或者飛秒脈沖序列，例如使用半導體可飽和吸收鏡(SESAM，Semiconductor saturableabsorber mirror)、碳納米管鎖模或者非線性偏振旋轉鎖模。SESAM的被動鎖模光纖激光器不但含蓋了被動鎖模及光纖激光器的結構小價格低等特性，更具有響應時間短，栗浦閾值低，對腔長變化不敏感，性能穩定、能自啟動，腔長比較短，易于實現高重復頻率的特點，從而成為超短脈沖激光領域的一個研究熱點。
[0003]在中國專利申請中，申請號為CN201310743241.0的專利“低重復頻率保偏全光纖鎖模激光器”中，SESAM、保偏光纖模場適配器、保偏單模光纖、保偏光纖波分復用器、保偏光纖增益光纖、保偏光纖光纖光柵沿光傳輸方向依次連接。為了增大SESAM表面入射光斑的模場面積，SESAM與纖芯直徑大于6微米的光纖耦合，然后對纖芯直徑大于6微米的光纖和纖芯直徑約等于6微米的單模保偏光纖進行模場面積的匹配。該專利由于腔內器件較多，腔長較長，只適用于產生低重復頻率的超快脈沖，并且對于全保偏光纖激光器，腔內需加入起偏器，才能保證輸出線偏振光。另外，該專利只給出了理論上的實驗方案圖，并沒有給出實際的實驗結果。
[0004]在中國專利申請中，申請號分別為CN201310743245.9的“具有模場適配的半導體可飽和吸收鏡”和CN201420821818.5的“一種提高激光振蕩器輸出功率的裝置”專利中，為了實現SESAM與更大芯徑的光纖進行耦合，對小芯徑的單模保偏光纖的纖芯進行熱擴束，再與大芯徑的保偏光纖進行熔接，減少模式不匹配產生的損耗。經過實驗證明，這種采用對纖芯熱擴束來增大SESAM的入射光斑模場面積的封裝方式會造成鎖模脈沖無法自啟動。經過多次實驗，采用透鏡對光束進行擴束，在增大SESAM入射光束尺寸的同時，解決了鎖模脈沖無法自啟動的問題。但是，該專利申請中的激光器在工作過程中系統穩定性差，難以在縮短激光器腔長的情況下，得到高重復頻率的超快脈沖。
[0005]綜上可知，現有的全光纖激光器的結構在實際使用上，顯然存在不便與缺陷，所以有必要加以改進。
【發明內容】
[0006]針對上述的缺陷，本實用新型的目的在于提供一種全光纖激光器，以提高全光纖激光器的系統的輸出功率和穩定性，并且在縮短全光纖激光器的腔長的情況下，獲得到高重復頻率的超快脈沖。
[0007]為了實現實用新型的發明目的，本實用新型提供了一種全光纖激光器，包括:依次排列的半導體可飽和吸收鏡模塊、同時具有起偏和波分復用的功能的起偏集成器件、保偏增益光纖、保偏光纖光柵、以及栗浦源；并且所述半導體可飽和吸收鏡模塊和所述保偏光纖光柵構成所述全光纖激光器的兩個腔鏡。
[0008]根據所述的全光纖激光器，所述半導體可飽和吸收鏡模塊包括:依次排列的半導體可飽和吸收鏡芯片、透鏡和準直器。
[0009]根據所述的全光纖激光器，所述起偏集成器件包括:
[0010]選出所述全光纖激光器的慢軸方向的光在所述腔鏡內傳輸的起偏器；以及
[0011]對所述栗浦源的栗浦光波長全反，對所述起偏器傳輸的信號光波長高透，以及將所述起偏器傳輸的不同波長的光合成在一起傳輸的薄膜濾波片。
[0012]根據所述的全光纖激光器，所述半導體可飽和吸收鏡模塊中設置有散熱件。
[0013]根據所述的全光纖激光器，所述半導體可飽和吸收鏡芯片貼覆在所述散熱件上。
[0014]根據所述的全光纖激光器，所述全光纖激光器還包括控制所述半導體可飽和吸收鏡模塊恒溫工作的溫控系統。
[0015]根據所述的全光纖激光器，所述溫控系統包括熱電制冷器及其控制電路。
[0016]本實用新型提供的全光纖激光器為全保偏光纖激光器，對于全保偏光纖激光器，腔內需要加入起偏器，選出線偏振光。而且將起偏器和波分復用器集成在一起，即簡化了腔內器件，提高全光纖激光器的系統穩定性，又可以縮短其腔長，得到高重復頻率的超快脈沖。在不同的腔長情況下，通過優化對應的腔內其他器件的參數，均可以得到穩定的低重復頻率和高重復頻率的超快脈沖。此外，對于一定參數的半導體可飽和吸收鏡，選擇合適的保偏光纖光柵的參數，可以得到接近傳輸極限的光束輸出，該光束啁啾很小，有利于后續的放大。
【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型提供的全光纖激光器的結構示意圖；
[0018]圖2是本實用新型提供的本實用新型的全光纖激光器的集成器件結構示意圖；
[0019]圖3是本實用新型提供的本實用新型得到超快脈沖的光譜圖；
[0020]圖4是本實用新型提供的本實用新型得到超快脈沖的時域脈沖波形圖；
[0021]圖5是本實用新型提供的本實用新型得到超快脈沖的脈寬圖。
【具體實施方式】
[0022]為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0023]參見圖1，在本實用新型的實施例中，提供了一種全光纖激光器100，包括:依次排列的半導體可飽和吸收鏡模塊1、同時具有起偏和波分復用的功能的起偏集成器件2、保偏增益光纖3、保偏光纖光柵4、以及栗浦源5 ;并且半導體可飽和吸收鏡模塊I和所述保偏光纖光柵4構成半導體全光纖激光器100的兩個腔鏡。圖1同時也示出了全光纖激光器100的光路。
[0024]在該實施例中，包括半導體可飽和吸收鏡模塊1、起偏集成器件2、保偏增益光纖
3、保偏光纖光柵4和栗浦源5。其中半導體可飽和吸收鏡模塊I和保偏光纖光柵4分別構成所述光纖激光器的兩個腔鏡。半導體可飽和吸收鏡模塊I包括半導體可飽和吸收鏡芯片6、透鏡7和準直器8。起偏集成器件2如圖2所示，它將起偏器9和薄膜濾波片10集成在一起，起偏器9選出慢軸方向的光在腔內傳輸，薄膜濾波片10對栗浦光波長全反，對信號光波長高透，它將不同波長的光合成在一起傳輸，使得該集成器件2同時具有起偏和波分復用的功能。
[0025]在本實用新型的實施例中，半導體可飽和吸收鏡模塊I可以增大半導體可飽和吸收鏡芯片5表面的入射光束模場面積，在半導體可飽和吸收鏡一定的飽和通量閾值情況下，半導體可飽和吸收鏡實現穩定鎖模所需平均功率隨之增加，即增大了超快光纖激光器的輸出功率。半導體可飽和吸收鏡模塊I中所用元器件對偏振態的影響很小，可以實現自啟動。
[0026]在本實用新型的實施例中，半導體可飽和吸收鏡模塊I包括:依次排列的半導體可飽和吸收鏡芯片6、透鏡7和準直器8。而起偏集成器件2包括:
[0027]選出所述全光纖激光器的慢軸方向的光在所述腔鏡內傳輸的起偏器9 ;以及
[0028]對所述栗浦源5的栗浦光波長全反，對所述起偏器傳輸的信號光波長高透，以及將所述起偏器9傳輸的不同波長的光合成在一起傳輸的薄膜濾波片10。
[0029]優選的，半導體可飽和吸收鏡模塊I中設置有散熱件。所述半導體可飽和吸收鏡芯片6貼覆在所述散熱件上。此外，全光纖激光器100還包括控制所述半導體可飽和吸收鏡模塊I恒溫工作的溫控系統。所述溫控系統包括熱電制冷器及其控制電路。
[0030]由于半導體可飽和吸收鏡對熱量很敏感，半導體可飽和吸收鏡模塊I中包含散熱件，其中半導體可飽和吸收鏡芯片6貼在散熱件上，使得半導體可飽和吸收鏡充分散熱，光學性能穩定，輸出脈沖也隨之穩定。為了提減弱產品對環境溫度變化的敏感性，將半導體可飽和吸收鏡模塊I加上溫控系統。該溫控系統包含熱電制冷器(TEC，ThermoelectricCooler)及其控制電路，在環境溫度變化時，保證半導體可飽和吸收鏡模塊I的溫度維持在一定溫度范圍不變，即保證了半導體可飽和吸收鏡的工作溫度恒定，提高了整個系統對溫度的抗敏感性。
[0031]通過本實用新型提供的全光纖激光器得到的光譜曲線很光滑，沒有毛刺；脈沖序列幅度也均衡，而且脈寬可以低至1ps以下。
[0032]綜上所述，本實用新型提供的全光纖激光器為全保偏光纖激光器，對于全保偏光纖激光器，腔內需要加入起偏器，選出線偏振光。而且將起偏器和波分復用器集成在一起，即簡化了腔內器件，提高全光纖激光器的系統穩定性，又可以縮短其腔長，得到高重復頻率的超快脈沖。在不同的腔長情況下，通過優化對應的腔內其他器件的參數，均可以得到穩定的低重復頻率和高重復頻率的超快脈沖。此外，對于一定參數的半導體可飽和吸收鏡，選擇合適的保偏光纖光柵的參數，可以得到接近傳輸極限的光束輸出，該光束啁啾很小，有利于后續的放大。
[0033]當然，本實用新型還可有其它多種實施例，在不背離本實用新型精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本實用新型作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本實用新型所附的權利要求的保護范圍。
【主權項】
1.一種全光纖激光器，其特征在于，包括:依次排列的半導體可飽和吸收鏡模塊、同時具有起偏和波分復用的功能的起偏集成器件、保偏增益光纖、保偏光纖光柵、以及栗浦源；并且所述半導體可飽和吸收鏡模塊和所述保偏光纖光柵構成所述全光纖激光器的兩個腔Ho2.根據權利要求1所述的全光纖激光器，其特征在于，所述半導體可飽和吸收鏡模塊包括:依次排列的半導體可飽和吸收鏡芯片、透鏡和準直器。3.根據權利要求1所述的全光纖激光器，其特征在于，所述起偏集成器件包括: 選出所述全光纖激光器的慢軸方向的光在所述腔鏡內傳輸的起偏器；以及 對所述栗浦源的栗浦光波長全反，對所述起偏器傳輸的信號光波長高透，以及將所述起偏器傳輸的不同波長的光合成在一起傳輸的薄膜濾波片。4.根據權利要求2所述的全光纖激光器，其特征在于，所述半導體可飽和吸收鏡模塊中設置有散熱件。5.根據權利要求4所述的全光纖激光器，其特征在于，所述半導體可飽和吸收鏡芯片貼覆在所述散熱件上。6.根據權利要求2所述的全光纖激光器，其特征在于，所述全光纖激光器還包括控制所述半導體可飽和吸收鏡模塊恒溫工作的溫控系統。7.根據權利要求6所述的全光纖激光器，其特征在于，所述溫控系統包括熱電制冷器及其控制電路。
【專利摘要】本實用新型適用于激光加工技術領域，提供了一種半導體全光纖激光器包括：依次排列的半導體可飽和吸收鏡模塊、同時具有起偏和波分復用的功能的起偏集成器件、保偏增益光纖、保偏光纖光柵、以及泵浦源；并且所述半導體可飽和吸收鏡模塊和所述保偏光纖光柵構成所述全光纖激光器的兩個腔鏡。借此，本實用新型提高了半導體全光纖激光器的輸出功率和系統的穩定性，并且在縮短全光纖激光器的腔長的情況下，獲得到高重復頻率的超快脈沖。
【IPC分類】H01S3/067, H01S3/101
【公開號】CN204885809
【申請號】CN201520558887
【發明人】肖慧, 居劍, 蔣峰
【申請人】深圳市創鑫激光股份有限公司
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年7月29日