一种偏振态可选择的线偏振掺镱双包层全光纤激光器及其工作方法
【专利摘要】一种偏振态可选择的线偏振掺镱双包层全光纤激光器，其中所述半导体激光器通过泵浦保护器与光纤合束器相连；抽运光经光纤合束器耦合到保偏掺镱双包层光纤中；光在经过保偏布拉格光栅后，部分光沿原光路返回；所述光纤合束器中的单模光纤与偏振分束器相熔接，偏振分束器的两个偏振态正交的输出光分别与光开关相连，光开关的另一端熔接两个参数相同的第一保偏啁啾光纤光栅和第二保偏啁啾光纤光栅；利用两个光开关作为切换器，激光就在所述激光谐振腔内形成振荡得到偏振激光输出。本发明采用一对保偏光纤光栅构成激光器的谐振腔，具有结构简单、成本低廉的优势，所制作出的激光器为全光纤结构，线偏振度和稳定性好且免光路调整等维护。
【专利说明】一种偏振态可选择的线偏振掺镱双包层全光纤激光器及其工作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种偏振态可选择的线偏振掺镱双包层全光纤激光器及其工作方法，属于光纤激光器的【技术领域】。
【背景技术】
[0002]与传统固体或气体激光器相比，光纤激光器具有结构紧凑、光转换效率高、预热时间短、受环境影响小以及免维护等优点在3D打印、激光打标、激光焊接和激光切割等领域正逐步取代传统激光器的主导地位。而具有线偏振输出特性的光纤激光器在光纤传感、光纤陀螺、非线性变频、相干合束等许多领域有着重要的应用，因此线偏振光纤激光器研究具有十分重要的意义。但是目前国内外的相关研究存在以下问题:
[0003]I目前国内外报道的掺镱激光器多为固体激光器，存在稳定性差、输出功率低以及结构复杂等问题；
[0004]2有关掺铒线偏振光纤激光器的研究成果较多，而掺镱的具有线偏振输出特性的激光器却较少，且现有方案有激光散热性差、偏振态不可选、以及非全光纤结构导致稳定性差等缺点。
【发明内容】
[0005]针对现有的技术不足，本发明提供一种偏振态可选择的线偏振掺镱双包层全光纤激光器。本发明具有激光器输出线偏振态可选择、激光器为全光纤结构，稳定性好以及结构简单紧凑等优点。
[0006]本发明还提供一种上述线偏振掺镱双包层全光纤激光器的工作方法。
[0007]本发明的技术方案如下:
[0008]—种偏振态可选择的线偏振掺镱双包层全光纤激光器，包括激光器谐振腔、在所述激光器谐振腔内设置内设置的增益介质和抽运源；
[0009]所述的激光器谐振腔包括作为高反镜的第一保偏啁啾光纤光栅和第二保偏啁啾光纤光栅、作为输出端的保偏布拉格光栅；
[0010]所述增益介质包括保偏掺镱双包层光纤；此处采用采用双包层光纤，提高泵浦光的吸收效率，从而实现激光的高功率输出；
[0011]所述抽运源为中心波长976nm或者915nm的多模半导体激光器。
[0012]根据本发明优选的，所述偏振态可选择的线偏振掺镱双包层全光纤激光器，沿光线传播方向依次设置有:
[0013]所述第一保偏啁啾光纤光栅和第二保偏啁啾光纤光栅分别通过光开关、偏振分束器、保偏掺镱双包层光纤与保偏布拉格光栅相连；
[0014]所述中心波长976nm或者915nm的多模半导体激光器通过泵浦保护器和(2+1) X I的光纤合束器与所述偏振分束器的输出端相连；偏振分束器的两个输出端的偏振态是正交的输出光。
[0015]根据本发明优选的，所述保偏掺镱双包层光纤的参数:长度为12-14m ;几何尺寸为6/130 μ m;纤芯数值孔径(NA)为0.13，内包层数值孔径为0.46，对抽运光的吸收系数为0.6dB/m。
[0016]—种上述偏振态可选择的线偏振掺镱双包层全光纤激光器的工作方法，包括:
[0017]I)所述中心波长976nm或者915nm的多模半导体激光器通过泵浦保护器与(2+1) X I的光纤合束器相连；抽运光经(2+1) X I的光纤合束器耦合到保偏掺镱双包层光纤中，保偏掺镱双包层光纤的出光端与保偏布拉格光栅相连；
[0018]2)光在经过保偏布拉格光栅后，部分光沿原光路返回；所述(2+1) Xl的光纤合束器中的单模光纤与偏振分束器相熔接，偏振分束器的两个偏振态正交的输出光分别与光开关相连，光开关的另一端熔接两个参数相同的第一保偏啁啾光纤光栅和第二保偏啁啾光纤光栅；
[0019]3)利用两个光开关作为切换器，实现第一保偏啁啾光纤光栅和第二保偏啁啾光纤光栅二选一切换，并接入激光器中与所述保偏布拉格光栅组成激光器谐振腔，激光就在所述激光谐振腔内形成振荡得到偏振激光输出。
[0020]本发明的优势:
[0021](I)本发明采用一对保偏布拉格光栅构成激光器的谐振腔，具有结构简单、成本低廉的优势；
[0022](2)本发明在激光器谐振腔内插入了带尾纤的偏振分束器，偏振分束器的两个输出端的偏振态是正交的，又由于保偏光纤布拉格光栅的两个反射峰对应的不同激光波长在偏振态上是正交的，从而可以通过光开关来切换不同的输出端接入激光器来达到双波长选择输出的目的。此方案实现了 I微米波段的线偏振双波长激光输出；
[0023](3)本发明所实现的激光器具有全光纤结构，稳定性好，免光路调整；
[0024](4)本发明采用保偏掺镱双包层光纤作为增益光纤，有望实现高功率输出。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1是本发明所述激光器的结构示意图；
[0026]图2是本发明中所述保偏光纤布拉格光栅的透射谱；如图2所示:快轴对应的输出光的波长为1069.42nm.快轴对应的输出光的波长为1069.468nm，其光谱反射率均为10.2%，半宽度均为0.1lnm ；
[0027]图3是本发明所述激光器的输出激光谱；如图3所示:快轴对应的输出光的波长为1069.42nm.半宽度为0.1lnm ;快轴对应的输出光的波长为1069.68nm ;半宽度为0.1lnm ;且两输出光的强度均为-15dBm ；
[0028]在图1-3中，1、第一保偏光纤啁啾光栅；2、第二保偏光纤啁啾光栅；3、第一光开关；4、第二光开关；5、偏振分束器；6、中心波长976nm或者915nm的多模半导体激光器；7、泵浦保护器；8、(2+1) Xl的光纤合束器；9、保偏掺镱双包层光纤；10、保偏布拉格光栅。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明，但不限于此。
[0030]如图1-3所示。
[0031]实施例1、
[0032]—种偏振态可选择的线偏振掺镱双包层全光纤激光器,包括激光器谐振腔、在所述激光器谐振腔内设置内设置的增益介质和抽运源；
[0033]所述的激光器谐振腔包括作为高反镜的第一保偏啁啾光纤光栅I和第二保偏啁啾光纤光栅2、作为输出端的保偏布拉格光栅10 ；
[0034]所述增益介质包括保偏掺镱双包层光纤9 ；
[0035]所述抽运源为中心波长976nm或者915nm的多模半导体激光器6。
[0036]所述偏振态可选择的线偏振掺镱双包层全光纤激光器，沿光线传播方向依次设置有:
[0037]所述第一保偏啁啾光纤光栅I和第二保偏啁啾光纤光栅2分别通过光开关3、4、偏振分束器5、保偏掺镱双包层光纤9与保偏布拉格光栅10相连；
[0038]所述中心波长976nm或者915nm的多模半导体激光器6通过泵浦保护器7和(2+1) X I的光纤合束器8与所述偏振分束器5的输出端相连；偏振分束器5的两个输出端的偏振态是正交的输出光。
[0039]实施例2、
[0040]根据实施例1所述的一种偏振态可选择的线偏振掺镱双包层全光纤激光器，其区别在于，所述保偏掺镱双包层光纤9的参数:长度为12-14m ;几何尺寸为6/130 μ m ;纤芯数值孔径(NA)为0.13，内包层数值孔径为0.46，对抽运光的吸收系数为0.6dB/m。
[0041]实施例3、
[0042]—种如实施例1或2所述偏振态可选择的线偏振掺镱双包层全光纤激光器的工作方法，包括:
[0043]I)所述中心波长976nm或者915nm的多模半导体激光器6通过泵浦保护器7与(2+1) X I的光纤合束器8相连；抽运光经(2+1) X I的光纤合束器8耦合到保偏掺镱双包层光纤9中,保偏掺镱双包层光纤9的出光端与保偏布拉格光栅10相连；
[0044]2)光在经过保偏布拉格光栅10后，部分光沿原光路返回；所述(2+1) X I的光纤合束器8中的单模光纤与偏振分束器5相熔接,偏振分束器5的两个偏振态正交的输出光分别与光开关相连，光开关3、4的另一端熔接两个参数相同的第一保偏啁啾光纤光栅I和第二保偏啁啾光纤光栅2 ；
[0045]3)利用两个光开关3、4作为切换器，实现第一保偏啁啾光纤光栅I和第二保偏啁啾光纤光栅2 二选一切换,并接入激光器中与所述保偏布拉格光栅10组成激光器谐振腔，激光就在所述激光谐振腔内形成振荡得到偏振激光输出。
[0046]本发明所述的保偏光纤啁啾光栅1、2对波长为Ιμπι光波段具有较高反射率(> 99 % );而作为输出腔镜的保偏光纤布拉格光栅10的反射率控制在较低水平(10% -15% )。
[0047]上述虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
【权利要求】
1.一种偏振态可选择的线偏振掺镱双包层全光纤激光器,其特征在于，该激光器包括激光器谐振腔、在所述激光器谐振腔内设置内设置的增益介质和抽运源； 所述的激光器谐振腔包括作为高反镜的第一保偏啁啾光纤光栅和第二保偏啁啾光纤光栅、作为输出端的保偏布拉格光栅； 所述增益介质包括保偏掺镱双包层光纤； 所述抽运源为中心波长976nm或者915nm的多模半导体激光器。
2.根据权利要求1所述的一种偏振态可选择的线偏振掺镱双包层全光纤激光器，其特征在于，所述偏振态可选择的线偏振掺镱双包层全光纤激光器，沿光线传播方向依次设置有: 所述第一保偏啁啾光纤光栅和第二保偏啁啾光纤光栅分别通过光开关、偏振分束器、保偏掺镱双包层光纤与保偏布拉格光栅相连； 所述中心波长976nm或者915nm的多模半导体激光器通过泵浦保护器和(2+1) X 1的光纤合束器与所述偏振分束器的输出端相连；偏振分束器的两个输出端的偏振态是正交的输出光。
3.根据权利要求1所述的一种偏振态可选择的线偏振掺镱双包层全光纤激光器，其特征在于，所述保偏掺镱双包层光纤的参数:长度为12-14m ;几何尺寸为6/130 μ m ;纤芯数值孔径(NA)为0.13，内包层数值孔径为0.46，对抽运光的吸收系数为0.6dB/m。
4.一种如权利要求1-3任意一项所述偏振态可选择的线偏振掺镱双包层全光纤激光器的工作方法，其特征在于，该方法包括: 1)所述中心波长976nm或者915nm的多模半导体激光器通过泵浦保护器与(2+1)X 1的光纤合束器相连；抽运光经(2+1) XI的光纤合束器耦合到保偏掺镱双包层光纤中，保偏掺镱双包层光纤的出光端与保偏布拉格光栅相连； 2)光在经过保偏布拉格光栅后，部分光沿原光路返回；所述(2+1)XI的光纤合束器中的单模光纤与偏振分束器相熔接，偏振分束器的两个偏振态正交的输出光分别与光开关相连，光开关的另一端熔接两个参数相同的第一保偏啁啾光纤光栅和第二保偏啁啾光纤光栅； 3)利用两个光开关作为切换器，实现第一保偏啁啾光纤光栅和第二保偏啁啾光纤光栅二选一切换，并接入激光器中与所述保偏布拉格光栅组成激光器谐振腔，激光就在所述激光谐振腔内形成振荡得到偏振激光输出。
【文档编号】H01S3/067GK104300347SQ201410583519
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年10月27日 优先权日:2014年10月27日
【发明者】刘冠秀, 张茂森, 刘希路, 冯德军 申请人:山东大学