專利名稱：半導(dǎo)體激光種子脈沖主振蕩放大全光纖激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光器，尤其涉及一種半導(dǎo)體激光種子脈沖主振蕩放大全光纖激光器。
背景技術(shù)：
高能量短脈沖激光器在通信、激光測距、工業(yè)加工、成像、激光雷達(dá)以及醫(yī)學(xué)等方面具有很廣泛的應(yīng)用。目前，獲得高能量短脈沖激光的技術(shù)主要有鎖模、調(diào)Q和種子注入放大三種。
鎖模、調(diào)Q式激光器，體積龐大，環(huán)境容忍度較差。尤其是鎖模激光器，很微弱的環(huán)境改變都有可能失鎖。
種子注入式激光器，由于種子光源大多采用的是低能量的鎖?；蛘{(diào)Q激光器，同樣存在上述缺點(diǎn)。種子注入式激光器的放大器部分，一般采用晶體棒或摻雜玻璃作為增益介質(zhì)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，集成度低，熱畸變效應(yīng)明顯，輸出脈沖的穩(wěn)定性也較差。采用空間耦合方式的光纖放大器，則耦合效率低，光學(xué)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種半導(dǎo)體激光種子脈沖主振蕩放大全光纖激光器，其解決了背景技術(shù)中體積大，穩(wěn)定性差的技術(shù)問題。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種半導(dǎo)體激光種子脈沖主振蕩放大全光纖激光器，其特殊之處在于它包括種子光系統(tǒng)100，所述種子光系統(tǒng)100的輸出通過光纖光隔離器300接有光纖放大器200；所述的種子光系統(tǒng)100包括信號混合器103，接于信號混合器103輸入端的偏置電流源101與調(diào)制信號源102，接于信號混合器103輸出端的半導(dǎo)體激光芯片104，所述半導(dǎo)體激光芯片104的輸出端構(gòu)成種子光系統(tǒng)100的輸出端；所述的光纖放大器200包括光纖光耦合器202，接于光纖光耦合器202輸入端的半導(dǎo)體激光器201，接于光纖光耦合器202輸出端的摻雜光纖203，所述摻雜光纖203的另一端構(gòu)成光纖放大 200的輸出端；所述光纖光耦合 202的輸入端構(gòu)成光纖放大器200的輸入端。
上述光纖放大器200的輸出端通過光纖光隔離器300可連接下一級、二級或多級光纖放大器200，各級光纖放大器200之間通過光纖光隔離器300相串接。光纖放大器200串聯(lián)的個(gè)數(shù)及其放大的參數(shù)可根據(jù)設(shè)計(jì)要求選取。
上述半導(dǎo)體激光器201以采用帶尾纖輸出的半導(dǎo)體激光器為佳，所述半導(dǎo)體激光器201的波長以與摻雜光纖203的吸收譜相匹配，所述半導(dǎo)體激光器201輸出的激光模式以與摻雜光纖203的結(jié)構(gòu)相匹配，則可得到最高的抽運(yùn)光吸收效率。
上述光纖光耦合器202的三個(gè)臂的光纖類型，以分別與光纖光隔離器300的輸出光纖、半導(dǎo)體激光器201的輸出光纖以及摻雜光纖203的光纖類型相同為佳，此可獲得較高的光耦合效率。
上述半導(dǎo)體激光芯片104的輸出端與光纖光隔離器300的輸入端以通過光纖熔接相連接為佳；所述光纖光隔離器300的輸出端、半導(dǎo)體激光器201的輸出端及光纖光耦合器202的輸入端以通過光纖熔接相連接為佳；所述摻雜光纖203與光纖光耦合器202的連接端也以通過光纖熔接相連接為佳。
上述摻雜光纖203所摻雜元素的發(fā)射譜應(yīng)包含種子光系統(tǒng)100輸出光的光譜，以使種子光可以得到放大。
上述摻雜光纖203以結(jié)構(gòu)分，可采用單模光纖、多模光纖、雙包層光纖或光子晶體光纖等。
上述摻雜光纖203以摻雜元素分，可采用摻鐿光纖、摻鉺光纖、鉺鐿共摻光纖或摻釹光纖等。
上述摻雜光纖203以偏振特性分，可采用保偏光纖或非保偏光纖等。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明具有以下的優(yōu)點(diǎn)1.結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，集成度高。本發(fā)明采用體積很小的半導(dǎo)體激光器作為種子源，大大減小了系統(tǒng)的體積。全光纖結(jié)構(gòu)，也使得整個(gè)激光器結(jié)構(gòu)簡捷，體積很小。由于光纖可以彎曲，因此，可根據(jù)不同的空間要求進(jìn)行合理布局，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更緊湊。
2.性能穩(wěn)定、可靠。采用光纖放大器，系統(tǒng)無需外加制冷，放大信號的光穩(wěn)定性好，光束質(zhì)量高。采用全光纖結(jié)構(gòu)，在提高穩(wěn)定性的同時(shí)，還可免維護(hù)。
3.輸出激光的頻率可調(diào)、脈寬可調(diào)。以半導(dǎo)體激光器作為種子源，脈沖寬度可調(diào)，重復(fù)頻率可調(diào)，且調(diào)節(jié)簡便、可靠。
4.光纖光隔離器、半導(dǎo)體激光器和摻雜光纖通過光纖光耦合器相連接，實(shí)現(xiàn)了激光器的全光纖化。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明采用多個(gè)光纖放大器的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖標(biāo)號說明100-種子光系統(tǒng)，101-偏置電流源，102-調(diào)制信號源，103-信號混合器，104-半導(dǎo)體激光芯片，200-光纖放大器，201-半導(dǎo)體激光器，202-光纖光耦合器，203-摻雜光纖，300-光纖光隔離器。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明采用光纖耦合輸出的半導(dǎo)體激光器作為種子光源，采用電調(diào)制的辦法獲得激光脈沖輸出，激光脈沖寬度可調(diào)，重復(fù)頻率可調(diào)，根據(jù)激光參數(shù)選擇不同的激光器、加載不同的調(diào)制，以獲得不同波長、脈沖寬度、重復(fù)頻率和單脈沖能量的激光脈沖輸出。
參見圖1，本發(fā)明主要由種子光系統(tǒng)100和光纖放大器200構(gòu)成。種子光系統(tǒng)100采用半導(dǎo)體種子脈沖激光器，光纖放大器200采用摻雜光纖203作為激光放大的增益介質(zhì)。為了防止光纖放大器200的返回光對種子光系統(tǒng)100系統(tǒng)造成干擾或損壞，種子光系統(tǒng)100與光纖放大器200之間通過光纖光隔離器300相互連接隔離。
如果采用一級光纖放大器200輸出的光能量不能達(dá)到要求，光纖放大器200的輸出端通過光纖光隔離器300可連接下一級、二級或多級光纖放大器200，各級光纖放大器200之間通過光纖光隔離器300相串接，參見圖2，光纖放大器200串聯(lián)的個(gè)數(shù)及其放大的參數(shù)可根據(jù)設(shè)計(jì)要求選取。
種子光系統(tǒng)100的偏置電流源101與調(diào)制信號源102均接于信號混合器103的輸入，信號混合器103輸出接半導(dǎo)體激光芯片104，半導(dǎo)體激光芯片104的輸出構(gòu)成種子光系統(tǒng)100的輸出。半導(dǎo)體激光芯片104的輸出端與光纖光隔離器300的輸入端以通過光纖熔接相連接為佳；所述光纖光隔離器300的輸出端、半導(dǎo)體激光器201的輸出端及光纖光耦合器202的輸入端以通過光纖熔接相連接為佳；所述摻雜光纖203與光纖光耦合器202的連接端也以通過光纖熔接相連接為佳。摻雜光纖203所摻雜元素的發(fā)射譜應(yīng)包含種子光系統(tǒng)100輸出光的光譜，以使種子光可以得到放大。
種子光系統(tǒng)100與半導(dǎo)體激光器201的輸出均接于光纖光耦合器202的輸入。摻雜光纖203的一端接光纖光耦合器202的輸出，另一端構(gòu)成光纖放大器200的輸出。半導(dǎo)體激光器201以采用帶尾纖輸出的半導(dǎo)體激光器為佳，所述半導(dǎo)體激光器201的波長以與摻雜光纖203的吸收譜相匹配，所述半導(dǎo)體激光器201輸出的激光模式以與摻雜光纖203的結(jié)構(gòu)相匹配，則可得到最高的抽運(yùn)光吸收效率。為了獲得較高的光耦合效率，光纖光耦合器202的三個(gè)臂的光纖類型，應(yīng)分別與光纖光隔離器300的輸出光纖、半導(dǎo)體激光器201的輸出光纖以及摻雜光纖203的光纖類型相同。根據(jù)種子光的參數(shù)，以結(jié)構(gòu)分，摻雜光纖203可選用單模光纖、多模光纖、雙包層光纖或光子晶體光纖等，目的在于使種子光得到最大效率的放大。以摻雜元素分，摻雜光纖203可選用摻鐿光纖、摻鉺光纖、鉺鐿共摻光纖或摻釹光纖等，其摻雜元素的發(fā)射譜要包含種子光的光譜，使得種子光可以得到放大。以偏振特性分，摻雜光纖203可選用保偏光纖和非保偏光纖。
工作時(shí)，偏置電流源101產(chǎn)生的偏置電流與調(diào)制信號源102產(chǎn)生的調(diào)制信號通過信號混合器103合成后，加載至半導(dǎo)體激光芯片104上，半導(dǎo)體激光芯片104輸出的光信號通過光纖光隔離器300后，與半導(dǎo)體激光器201的光信號一起通過光纖光耦合器202耦合進(jìn)入摻雜光纖203，在摻雜光纖203中得到放大并輸出。改變調(diào)制信號源102輸出的調(diào)制信號的參數(shù)，可使半導(dǎo)體激光芯片104輸出所需的光脈沖信號。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體激光種子脈沖主振蕩放大全光纖激光器，其特征在于它包括種子光系統(tǒng)(100)，所述種子光系統(tǒng)(100)的輸出通過光纖光隔離(300)接有光纖放大器(200)；所述的種子光系統(tǒng)(100)包括信號混合器(103)，接于信號混合器(103)輸入端的偏置電流源(101)與調(diào)制信號源(102)，接于信號混合器(103)輸出端的半導(dǎo)體激光芯片(104)，所述半導(dǎo)體激光芯片(104)的輸出端構(gòu)成種子光系統(tǒng)(100)的輸出端；所述的光纖放大器(200)包括光纖光耦合器(202)，接于光纖光耦合器(202)輸入端的半導(dǎo)體激光器(201)，接于光纖光耦合器(202)輸出端的摻雜光纖(203)，所述摻雜光纖(203)的另一端構(gòu)成光纖放大器(200)的輸出端；所述光纖光耦合器(202)的輸入端構(gòu)成光纖放大器(200)的輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光種子脈沖主振蕩放大全光纖激光器，其特征在于所述光纖放大器(200)的輸出端通過光纖光隔離器(300)接有一級、二級或多級光纖放大器(200)，各級光纖放大器(200)之間通過光纖光隔離器(300)相串接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體激光種子脈沖主振蕩放大全光纖激光器，其特征在于所述的半導(dǎo)體激光器(201)為帶尾纖輸出的半導(dǎo)體激光器，所述半導(dǎo)體激光器(201)的波長與摻雜光纖(203)的吸收譜相匹配，所述半導(dǎo)體激光器(201)輸出的激光模式與摻雜光纖(203)的結(jié)構(gòu)相匹配。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體激光種子脈沖主振蕩放大全光纖激光器，其特征在于所述光纖光耦合器(202)的三個(gè)臂的光纖類型分別與光纖光隔離器(300)的輸出光纖、半導(dǎo)體激光器(201)的輸出光纖以及摻雜光纖(203)的光纖類型相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體激光種子脈沖主振蕩放大全光纖激光器，其特征在于所述半導(dǎo)體激光芯片(104)的輸出端與光纖光隔離器(300)的輸入端通過光纖熔接相連接；所述光纖光隔離器(300)的輸出端、半導(dǎo)體激光器(201)的輸出端及光纖光耦合器(202)的輸入端通過光纖熔接相連接；所述摻雜光纖(203)與光纖光耦合器(202)的連接端通過光纖熔接相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體激光種子脈沖主振蕩放大全光纖激光器，其特征在于所述摻雜光纖(203)所摻雜元素的發(fā)射譜包含種子光系統(tǒng)(100)輸出光的光譜。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體激光種子脈沖主振蕩放大全光纖激光器，其特征在于所述的摻雜光纖(203)為單模光纖、多模光纖、雙包層光纖或光子晶體光纖。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體激光種子脈沖主振蕩放大全光纖激光器，其特征在于所述的摻雜光纖(203)為摻鐿光纖、摻鉺光纖、鉺鐿共摻光纖或摻釹光纖。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體激光種子脈沖主振蕩放大全光纖激光器，其特征在于所述的摻雜光纖(203)為保偏光纖或非保偏光纖。
全文摘要
一種半導(dǎo)體激光種子脈沖主振蕩放大全光纖激光器，其種子光系統(tǒng)的輸出通過光纖光隔離器接至光纖放大器。種子光系統(tǒng)包括信號混合器，接于信號混合器輸入端的偏置電流源與調(diào)制信號源，接于信號混合器輸出端的半導(dǎo)體激光芯片，半導(dǎo)體激光芯片的輸出端構(gòu)成種子光系統(tǒng)的輸出端。光纖放大器包括光纖光耦合器，接于光纖光耦合器輸入端的半導(dǎo)體激光器，接于光纖光耦合器輸出端的摻雜光纖，摻雜光纖的另一端構(gòu)成光纖放大器的輸出端。光纖光耦合器的輸入端構(gòu)成光纖放大器的輸入端。本發(fā)明解決了背景技術(shù)中體積大，穩(wěn)定性差的技術(shù)問題。本發(fā)明采用全光纖結(jié)構(gòu)，輸出激光的頻率可調(diào)、脈寬可調(diào)。
文檔編號H01S5/00GK101083381SQ200610042889
公開日2007年12月5日 申請日期2006年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月30日
發(fā)明者趙衛(wèi), 高存孝, 朱少嵐, 王屹山, 陳國夫 申請人:中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所