窄线宽、高峰值功率脉冲输出的光纤激光系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供窄线宽、高峰值功率脉冲输出的光纤激光系统，包括能产生1-50nm波长间隔、输出多个波长的窄线宽种子激光的种子激光光源发生器，种子激光经高功率光纤放大器放大后经输出光纤输出，种子激光光源发生器包括至少两个低功率光纤输出的窄线宽激光器、有时序控制的脉冲调制电路、光纤合束器和第一光隔离器，每个窄线宽激光器发出的激光分别经各自的脉冲调制电路调制后依次经过光纤合束器和第一光隔离器。本实用新型产生的多个低功率、窄线宽脉冲种子激光，功率较高，降低光纤放大器的增益；用多个低功率、窄线宽的脉冲种子激光光源，在放大过程中能降低每个波长上激光的功率，避免产生受激布里渊散射、受激拉曼散射等非线性效应。
【专利说明】窄线宽、高峰值功率脉冲输出的光纤激光系统
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于激光【技术领域】，尤其涉及一种窄线宽、高峰值功率脉冲输出的光 纤激光系统。
【背景技术】
[0002] 在大气探测、3D扫描、测风雷达、遥感探测、光学传感（布里渊光时域反射计）、激 光频率变换等应用领域，需要窄线宽、高峰值功率的脉冲激光。
[0003]由于光纤的纤芯直径较小，光纤纤芯中的激光功率密度较高，特别是在脉冲激光 输出时，其峰值功率高，容易产生非线性效应。
[0004] 当高峰值功率激光输出时，光纤中输出激光会受到受激布里渊散射、受激拉曼散 射等非线性效应的影响，产生新波长的光输出。当有多个波长的激光输出时，如果满足相位 匹配条件时，将产生四波混频等非线性效应，从而产生更多波长的光输出。由非线性光学的 原理可知，受激布里渊散射、四波混频等非线性效应产生新波长激光的能量，来自于传输的 有用激光。同时，非线性效应产生的新波长激光，可能损坏光路中的元器件，或者影响输出 激光的使用效果。
[0005] 为了减少光纤中的非线性效应，可以使用大模场面积光纤（LMA)。通过增加光纤的 纤芯直径，增加模场面积，降低光纤中的功率密度，从而抑制光纤中的非线性效应的产生。 但是，在主振荡功率放大结构的光纤光纤激光器中，如果使用了大模场面积的光纤，就必须 使用匹配的光纤定制光纤隔离器等元器件，将增加系统的成本和制作难度。
[0006] 在主振荡功率放大结构的光纤光纤激光器中，也可以使用高功率的法布里-珀罗 (F-P)结构的光纤激光器作为种子源，提高种子激光的功率，减少放大级的结构。但是F-p 结构的光纤激光器，包含多个纵模的激光输出，每个纵模之间的间隔较小，非常容易满足相 位匹配条件，在高功率激光输出时，多个纵模之间将产生四波混频作用，产生更多的新波长 激光输出，不利于实际使用。 实用新型内容
[0007]本实用新型解决的是窄线宽、高峰值功率脉冲激光输出的光纤激光器中，受激布 里渊散射、受激拉曼散射对输出脉冲激光峰值功率的限制问题。
[0008]为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案：
[0009]_ -种窄线宽、高峰值功率脉冲输出的光纤激光系统，包括能够产生具有卜即醜波 长间隔、输出多个波长的窄线宽种子激光光源的种子激光光源发生器，所述种子激光经高 功率光纤放大器放大后经输出光纤输出，所述种子激光光源发生器包括至少两个低功率、 光纤输出的窄线宽激光器、及分别对每个所述光纤激光器进行调制的有时序控制的脉冲调 制电路、及光纤合束器和第一光隔离器，每个所述窄线宽激光器发出的激光分别经各自的 脉冲调制电路调制后依次经过所述光纤合束器和所述第一光隔离器。
[0010] 所述脉冲调制电路为时域同步或不同步的脉冲调制电路。
[0011] 所述至少两个窄线宽激光器之间的波长间隔为大于
【权利要求】
1. 一种窄线宽、高峰值功率脉冲输出的光纤激光系统，其特征在于：包括能够产生具 有l-50nm波长间隔、输出多个波长的窄线宽种子激光光源的种子激光光源发生器，所述种 子激光经高功率光纤放大器放大后经输出光纤输出，所述种子激光光源发生器包括至少两 个低功率、光纤输出的窄线宽激光器、及分别对每个所述窄线宽激光器进行调制的有时序 控制的脉冲调制电路、及光纤合束器和第一光隔离器，每个所述窄线宽激光器发出的激光 分别经各自的脉冲调制电路调制后依次经过所述光纤合束器和所述第一光隔离器。
2. 根据权利要求1所述的窄线宽、高峰值功率脉冲输出的光纤激光系统，其特征在于： 所述脉冲调制电路为时域同步或不同步的脉冲调制电路。
3. 根据权利要求1所述的窄线宽、高峰值功率脉冲输出的光纤激光系统，其特征在于： 所述至少两个窄线宽激光器之间的波长间隔为大于
Λ v为单模光纤中，泵浦激光波长位于反常群速度色散区，满足四波混频条件的频率 间隔； λ为激光波长；γ为光纤的非线性系数；β 2为群速度色散；c为光速；Λ λ为窄线宽 激光器之间的波长间隔；匕为注入峰值功率。
4. 根据权利要求1所述的窄线宽、高峰值功率脉冲输出的光纤激光系统，其特征在于： 所述高功率光纤放大器包括由输入到输出依次顺序连接的泵浦半导体光纤激光器、泵浦信 号光纤合束器、第二增益光纤和第三光隔离器。
5. 根据权利要求1所述的窄线宽、高峰值功率脉冲输出的光纤激光系统，其特征在于： 所述脉冲调制电路包括脉冲发生器和驱动电路，所述脉冲调制电路的输出与所述驱动电 路连接，所述驱动电路的输出与所述光纤激光器连接。
6. 根据权利要求1所述的窄线宽、高峰值功率脉冲输出的光纤激光系统，其特征在于： 激光光源发生器与所述高功率光纤放大器之间设有低功率光纤放大器。
7. 根据权利要求6所述的窄线宽、高峰值功率脉冲输出的光纤激光系统，其特征在于： 所述低功率光纤放大器包括由输入到输出依次顺序连接的单模泵浦半导体光纤激光器、波 分复用器、第一增益光纤和第二光隔离器。
8. 根据权利要求6或7所述的窄线宽、高峰值功率脉冲输出的光纤激光系统，其特征在 于：所述低功率光纤放大器输出端设有带通滤波器。
9. 根据权利要求4所述的窄线宽、高峰值功率脉冲输出的光纤激光系统，其特征在于： 所述第二增益光纤为掺稀土镱离子（Yb)增益光纤，种子激光波长为1030nm?1120nm;或 所述第二增益光纤为掺稀土铒离子（Er)增益光纤，种子激光波长为1530nm?1620nm;或 所述第二增益光纤为掺稀土铥离子（Tm)，种子激光波长为1850nm?2050nm。
10. 根据权利要求7所述的窄线宽、高峰值功率脉冲输出的光纤激光系统，其特征在 于：所述第一增益光纤为掺稀土镱离子（Yb)增益光纤，种子激光波长为1030nm?1120nm ; 或所述第一增益光纤为掺稀土铒离子（Er)增益光纤，种子激光波长为1530nm?1620nm; 或所述第一增益光纤为掺稀土铥离子（Tm)，种子激光波长为1850nm?2050nm。
【文档编号】H01S3/11GK204067844SQ201420499789
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年9月1日 优先权日:2014年9月1日
【发明者】段云锋, 杨冬霞, 李伟俊, 王嘉宁, 耿建学 申请人:天津光拓伟业科技有限公司