全光纤激光器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种全光纤激光器。
【背景技术】
[0002]—般来说，被动锁模光纤激光器可以产生重复频率为几MHz或者几十MHz的皮秒或者飞秒脉冲序列，例如使用半导体可饱和吸收镜(SESAM，Semiconductor saturableabsorber mirror)、碳纳米管锁模或者非线性偏振旋转锁模。SESAM的被动锁模光纤激光器不但含盖了被动锁模及光纤激光器的结构小价格低等特性，更具有响应时间短，栗浦阈值低，对腔长变化不敏感，性能稳定、能自启动，腔长比较短，易于实现高重复频率的特点，从而成为超短脉冲激光领域的一个研究热点。
[0003]在中国专利申请中，申请号为CN201310743241.0的专利“低重复频率保偏全光纤锁模激光器”中，SESAM、保偏光纤模场适配器、保偏单模光纤、保偏光纤波分复用器、保偏光纤增益光纤、保偏光纤光纤光栅沿光传输方向依次连接。为了增大SESAM表面入射光斑的模场面积，SESAM与纤芯直径大于6微米的光纤耦合，然后对纤芯直径大于6微米的光纤和纤芯直径约等于6微米的单模保偏光纤进行模场面积的匹配。该专利由于腔内器件较多，腔长较长，只适用于产生低重复频率的超快脉冲，并且对于全保偏光纤激光器，腔内需加入起偏器，才能保证输出线偏振光。另外，该专利只给出了理论上的实验方案图，并没有给出实际的实验结果。
[0004]在中国专利申请中，申请号分别为CN201310743245.9的“具有模场适配的半导体可饱和吸收镜”和CN201420821818.5的“一种提高激光振荡器输出功率的装置”专利中，为了实现SESAM与更大芯径的光纤进行耦合，对小芯径的单模保偏光纤的纤芯进行热扩束，再与大芯径的保偏光纤进行熔接，减少模式不匹配产生的损耗。经过实验证明，这种采用对纤芯热扩束来增大SESAM的入射光斑模场面积的封装方式会造成锁模脉冲无法自启动。经过多次实验，采用透镜对光束进行扩束，在增大SESAM入射光束尺寸的同时，解决了锁模脉冲无法自启动的问题。但是，该专利申请中的激光器在工作过程中系统稳定性差，难以在缩短激光器腔长的情况下，得到高重复频率的超快脉冲。
[0005]综上可知，现有的全光纤激光器的结构在实际使用上，显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。
【发明内容】
[0006]针对上述的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种全光纤激光器，以提高全光纤激光器的系统的输出功率和稳定性，并且在缩短全光纤激光器的腔长的情况下，获得到高重复频率的超快脉冲。
[0007]为了实现实用新型的发明目的，本实用新型提供了一种全光纤激光器，包括:依次排列的半导体可饱和吸收镜模块、同时具有起偏和波分复用的功能的起偏集成器件、保偏增益光纤、保偏光纤光栅、以及栗浦源；并且所述半导体可饱和吸收镜模块和所述保偏光纤光栅构成所述全光纤激光器的两个腔镜。
[0008]根据所述的全光纤激光器，所述半导体可饱和吸收镜模块包括:依次排列的半导体可饱和吸收镜芯片、透镜和准直器。
[0009]根据所述的全光纤激光器，所述起偏集成器件包括:
[0010]选出所述全光纤激光器的慢轴方向的光在所述腔镜内传输的起偏器；以及
[0011]对所述栗浦源的栗浦光波长全反，对所述起偏器传输的信号光波长高透，以及将所述起偏器传输的不同波长的光合成在一起传输的薄膜滤波片。
[0012]根据所述的全光纤激光器，所述半导体可饱和吸收镜模块中设置有散热件。
[0013]根据所述的全光纤激光器，所述半导体可饱和吸收镜芯片贴覆在所述散热件上。
[0014]根据所述的全光纤激光器，所述全光纤激光器还包括控制所述半导体可饱和吸收镜模块恒温工作的温控系统。
[0015]根据所述的全光纤激光器，所述温控系统包括热电制冷器及其控制电路。
[0016]本实用新型提供的全光纤激光器为全保偏光纤激光器，对于全保偏光纤激光器，腔内需要加入起偏器，选出线偏振光。而且将起偏器和波分复用器集成在一起，即简化了腔内器件，提高全光纤激光器的系统稳定性，又可以缩短其腔长，得到高重复频率的超快脉冲。在不同的腔长情况下，通过优化对应的腔内其他器件的参数，均可以得到稳定的低重复频率和高重复频率的超快脉冲。此外，对于一定参数的半导体可饱和吸收镜，选择合适的保偏光纤光栅的参数，可以得到接近传输极限的光束输出，该光束啁啾很小，有利于后续的放大。
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型提供的全光纤激光器的结构示意图；
[0018]图2是本实用新型提供的本实用新型的全光纤激光器的集成器件结构示意图；
[0019]图3是本实用新型提供的本实用新型得到超快脉冲的光谱图；
[0020]图4是本实用新型提供的本实用新型得到超快脉冲的时域脉冲波形图；
[0021]图5是本实用新型提供的本实用新型得到超快脉冲的脉宽图。
【具体实施方式】
[0022]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0023]参见图1，在本实用新型的实施例中，提供了一种全光纤激光器100，包括:依次排列的半导体可饱和吸收镜模块1、同时具有起偏和波分复用的功能的起偏集成器件2、保偏增益光纤3、保偏光纤光栅4、以及栗浦源5 ;并且半导体可饱和吸收镜模块I和所述保偏光纤光栅4构成半导体全光纤激光器100的两个腔镜。图1同时也示出了全光纤激光器100的光路。
[0024]在该实施例中，包括半导体可饱和吸收镜模块1、起偏集成器件2、保偏增益光纤
3、保偏光纤光栅4和栗浦源5。其中半导体可饱和吸收镜模块I和保偏光纤光栅4分别构成所述光纤激光器的两个腔镜。半导体可饱和吸收镜模块I包括半导体可饱和吸收镜芯片6、透镜7和准直器8。起偏集成器件2如图2所示，它将起偏器9和薄膜滤波片10集成在一起，起偏器9选出慢轴方向的光在腔内传输，薄膜滤波片10对栗浦光波长全反，对信号光波长高透，它将不同波长的光合成在一起传输，使得该集成器件2同时具有起偏和波分复用的功能。
[0025]在本实用新型的实施例中，半导体可饱和吸收镜模块I可以增大半导体可饱和吸收镜芯片5表面的入射光束模场面积，在半导体可饱和吸收镜一定的饱和通量阈值情况下，半导体可饱和吸收镜实现稳定锁模所需平均功率随之增加，即增大了超快光纤激光器的输出功率。半导体可饱和吸收镜模块I中所用元器件对偏振态的影响很小，可以实现自启动。
[0026]在本实用新型的实施例中，半导体可饱和吸收镜模块I包括:依次排列的半导体可饱和吸收镜芯片6、透镜7和准直器8。而起偏集成器件2包括:
[0027]选出所述全光纤激光器的慢轴方向的光在所述腔镜内传输的起偏器9 ;以及
[0028]对所述栗浦源5的栗浦光波长全反，对所述起偏器传输的信号光波长高透，以及将所述起偏器9传输的不同波长的光合成在一起传输的薄膜滤波片10。
[0029]优选的，半导体可饱和吸收镜模块I中设置有散热件。所述半导体可饱和吸收镜芯片6贴覆在所述散热件上。此外，全光纤激光器100还包括控制所述半导体可饱和吸收镜模块I恒温工作的温控系统。所述温控系统包括热电制冷器及其控制电路。
[0030]由于半导体可饱和吸收镜对热量很敏感，半导体可饱和吸收镜模块I中包含散热件，其中半导体可饱和吸收镜芯片6贴在散热件上，使得半导体可饱和吸收镜充分散热，光学性能稳定，输出脉冲也随之稳定。为了提减弱产品对环境温度变化的敏感性，将半导体可饱和吸收镜模块I加上温控系统。该温控系统包含热电制冷器(TEC，ThermoelectricCooler)及其控制电路，在环境温度变化时，保证半导体可饱和吸收镜模块I的温度维持在一定温度范围不变，即保证了半导体可饱和吸收镜的工作温度恒定，提高了整个系统对温度的抗敏感性。
[0031]通过本实用新型提供的全光纤激光器得到的光谱曲线很光滑，没有毛刺；脉冲序列幅度也均衡，而且脉宽可以低至1ps以下。
[0032]综上所述，本实用新型提供的全光纤激光器为全保偏光纤激光器，对于全保偏光纤激光器，腔内需要加入起偏器，选出线偏振光。而且将起偏器和波分复用器集成在一起，即简化了腔内器件，提高全光纤激光器的系统稳定性，又可以缩短其腔长，得到高重复频率的超快脉冲。在不同的腔长情况下，通过优化对应的腔内其他器件的参数，均可以得到稳定的低重复频率和高重复频率的超快脉冲。此外，对于一定参数的半导体可饱和吸收镜，选择合适的保偏光纤光栅的参数，可以得到接近传输极限的光束输出，该光束啁啾很小，有利于后续的放大。
[0033]当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。
【主权项】
1.一种全光纤激光器，其特征在于，包括:依次排列的半导体可饱和吸收镜模块、同时具有起偏和波分复用的功能的起偏集成器件、保偏增益光纤、保偏光纤光栅、以及栗浦源；并且所述半导体可饱和吸收镜模块和所述保偏光纤光栅构成所述全光纤激光器的两个腔Ho2.根据权利要求1所述的全光纤激光器，其特征在于，所述半导体可饱和吸收镜模块包括:依次排列的半导体可饱和吸收镜芯片、透镜和准直器。3.根据权利要求1所述的全光纤激光器，其特征在于，所述起偏集成器件包括: 选出所述全光纤激光器的慢轴方向的光在所述腔镜内传输的起偏器；以及 对所述栗浦源的栗浦光波长全反，对所述起偏器传输的信号光波长高透，以及将所述起偏器传输的不同波长的光合成在一起传输的薄膜滤波片。4.根据权利要求2所述的全光纤激光器，其特征在于，所述半导体可饱和吸收镜模块中设置有散热件。5.根据权利要求4所述的全光纤激光器，其特征在于，所述半导体可饱和吸收镜芯片贴覆在所述散热件上。6.根据权利要求2所述的全光纤激光器，其特征在于，所述全光纤激光器还包括控制所述半导体可饱和吸收镜模块恒温工作的温控系统。7.根据权利要求6所述的全光纤激光器，其特征在于，所述温控系统包括热电制冷器及其控制电路。
【专利摘要】本实用新型适用于激光加工技术领域，提供了一种半导体全光纤激光器包括：依次排列的半导体可饱和吸收镜模块、同时具有起偏和波分复用的功能的起偏集成器件、保偏增益光纤、保偏光纤光栅、以及泵浦源；并且所述半导体可饱和吸收镜模块和所述保偏光纤光栅构成所述全光纤激光器的两个腔镜。借此，本实用新型提高了半导体全光纤激光器的输出功率和系统的稳定性，并且在缩短全光纤激光器的腔长的情况下，获得到高重复频率的超快脉冲。
【IPC分类】H01S3/067, H01S3/101
【公开号】CN204885809
【申请号】CN201520558887
【发明人】肖慧, 居剑, 蒋峰
【申请人】深圳市创鑫激光股份有限公司
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年7月29日