一种脉冲掺镱光纤激光器光谱净化装置

1.本发明涉及光谱净化技术领域，具体涉及一种脉冲掺镱光纤激光器光谱净化装置。


背景技术：

2.随着工业技术的发展，无论工业还是科研领域都对高质量高信噪比的种子源提出了很大的需求，而激光器放大技术虽然经过了半个世纪发展从最初的毫瓦量级提升到现在的千瓦，万瓦量级，但是放大光谱中的ase和受激拉曼不同程度地抑制了放大器功率提升。ase的发生不仅会造成放大过程中的能量浪费，削弱放大效率，更会带来光谱的恶化，信噪比大幅度降低。
3.人们通常会在种子级对光谱进行信噪比控制，因为在种子源阶段的转化效率通常很低，会造成十分严重的ase，因此常规的规避手段是对种子级定制特殊波长的滤波器来进行光谱滤波，而这种器件实际上是一种带通滤波器，即在某个特定波段允许通过，一定程度隔离通带范围外的波长。而在光纤放大器方面则主要受到受激拉曼效应的影响，由于选择特定光纤作为放大光纤之后，受激拉曼散射的阈值就已经由光纤参数界定了一般可以描述为：
[0004][0005]
其中psrs代表受激拉曼散射的阈值，aeff表示光纤的有效模场面积，g代表拉曼增益，leff代表光纤的有效长度。随着激光放大其功率提升，当其峰值功率达到psrs就会在光谱中出现stoke光谱成分，通常石英光纤中的拉曼频移13thz，在激光波长为1μm时通常会出现大约50
‑
60nm的光谱频移。这种光谱成分会消耗激光，不断放大，影响激光器效率，稳定性，甚至带来激光器的损伤。而且放大过程中由于功率很高，如果使用传统的滤波器会大大增加成本。


技术实现要素：

[0006]
本发明提供了一种脉冲掺镱光纤激光器光谱净化装置，以解决现有技术光谱滤波成本过高的技术问题。
[0007]
本发明解决上述技术问题的方案如下：
[0008]
一种脉冲掺镱光纤激光器光谱净化装置，其包括：
[0009]
种子源、放大器、掺杂光纤，所述种子源、所述放大器、所述掺杂光纤依次连接，所述掺杂光纤为掺铥光纤。
[0010]
进一步的，所述种子源包括第一泵浦源、锁模器、波分复用器、第一有源光纤、耦合输出器、偏振控制器及输出隔离器，所述第一泵浦源的输出端、所述锁模器的输出端与所述波分复用器的输入端连接，所述波分复用器的输出端与所述第一有源光纤的一端连接，所述第一有源光纤另一端与所述耦合输出器的第一输入端连接，所述耦合输出器的第一输出
端与所述偏振控制器的输入端连接，所述偏振控制器的输出端与所述耦合输出器的第二输入端连接，所述耦合输出器的第二输出端与所述输出隔离器的输入端连接，所述输出隔离器的输出端与所述放大器连接。
[0011]
进一步的，所述放大器包括第二泵浦源、第二耦合器、第二有源光纤及第二隔离器，所述第二泵浦源的输出端、所述输出隔离器的输出端与所述第二耦合器的输入端连接，所述第二耦合器的输出端与第二有源光纤一端连接，所述第二有源光纤另一端与所述第二隔离器的输入端连接，所述第二隔离器的输出端与所述掺杂光纤连接。
[0012]
进一步的，所述掺杂光纤是一种通过设计掺杂成份在激光器拉曼波长区域有吸收的光纤，其内掺杂有tm。
[0013]
本发明提供的脉冲掺镱光纤激光器光谱净化装置结构简单成本低，一段光纤的价格和一个器件的价格差距甚大，而且和器件化的滤波器相比光纤有着结构简单的优势；原理上采用原子的能级跃迁吸收带吸收杂散光，将吸收掉的激光波长附近的光转化为远离激光波长的光，使滤波变得容错性更大。
[0014]
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
[0015]
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0016]
图1为本发明提供的脉冲掺镱光纤激光器光谱净化装置的结构示意图；
[0017]
图2为测试的特定掺杂吸收光纤的典型吸收谱；
[0018]
图3为放大器输出的自然光谱；
[0019]
图4为本发明提供的脉冲掺镱光纤激光器光谱净化装置后的净化光谱。
具体实施方式
[0020]
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0021]
需要说明的是，当组件被称为“装设于”另一个组件，它可以直接装设在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。
[0022]
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0023]
如图1所示，为本发明实施例一所提供的一种脉冲掺镱光纤激光器光谱净化装置，
其包括：种子源1、放大器2、掺杂光纤3，所述种子源1、所述放大器2、所述掺杂光纤3依次连接。
[0024]
所述种子源1包括第一泵浦源11、锁模器12、波分复用器13、第一有源光纤14、耦合输出器15、偏振控制器16及输出隔离器17，所述第一泵浦源11的输出端、所述锁模器12的输出端与所述波分复用器13的输入端连接，所述波分复用器13的输出端与所述第一有源光纤14的一端连接，所述第一有源光纤14另一端与所述耦合输出器15的第一输入端连接，所述耦合输出器15的第一输出端与所述偏振控制器16的输入端连接，所述偏振控制器16的输出端与所述耦合输出器15的第二输入端连接，所述耦合输出器15的第二输出端与所述输出隔离器17的输入端连接，所述输出隔离器17的输出端与所述放大器2连接。
[0025]
所述第一泵浦源11、所述锁模器12、所述波分复用器13、所述第一有源光纤14、所述耦合输出器15、所述偏振控制器16及所述输出隔离器17按照上述连接方式连接成一个锁模激光种子源，通过调节所述偏振控制器16可以获得脉冲激光输出。
[0026]
所述放大器2包括第二泵浦源21、第二耦合器22、第二有源光纤23及第二隔离器24，所述第二泵浦源21的输出端、所述输出隔离器17的输出端与所述第二耦合器22的输入端连接，所述第二耦合器22的输出端与第二有源光纤23一端连接，所述第二有源光纤23另一端与所述第二隔离器24的输入端连接，所述第二隔离器24的输出端与所述掺杂光纤3连接。
[0027]
所述放大器2的作用是对所述种子源1的激光进行功率放大。
[0028]
所述掺杂光纤3是一种通过设计掺杂成份在激光器拉曼波长区域有吸收的光纤，其内掺杂有tm。
[0029]
所述掺杂光纤3的滤波原理是，光纤内的tm、al、f能改变光纤的响应特性及其激励频率，将在一定频率范围内，按其频域特性，对所通过的信号进行变换与处理。当所述掺杂光纤3内tm的浓度越高，所述掺杂光纤3能滤除的杂波强度(图3的竖轴)越大。
[0030]
所述掺杂光纤3内tm的浓度为3.2
‑
3.8wt％。
[0031]
所述掺杂光纤3为市面上常见的掺杂光纤。其型号例如ixf
‑
tdf/ixf
‑
2cf、nufern tsf
‑
9/125。
[0032]
进行测试时，测试的特定掺杂吸收光纤的典型吸收谱如图2所示，在放大器2的输出端形成的光谱如图3所示，可以看到有很强的ase基底并且有拉曼光成分，从图中可以看出激光波长在1035nm附近，ase基底在1050
‑
1100nm都有分布，同时拉曼峰在1090nm附近；图4为采用tm的浓度为3.6wt％的掺杂光纤对光谱进行净化得到的光谱图；与图3对比可以看到，光谱得到有效净化。
[0033]
相对于传统的滤波器滤波，本发明提供的脉冲掺镱光纤激光器光谱净化装置有以下几个优点：
[0034]
1.结构简单成本低，一段光纤的价格和一个器件的价格差距甚大，而且和器件化的滤波器相比光纤有着结构简单的优势。
[0035]
2.灵活可调，根据掺杂离子的比例，理论上可以设计各种波长成分的吸收光纤(在掺杂离子的吸收波长范围之内)，也可以调控每个波长的吸收比例，十分灵活。
[0036]
3.吸收强度可调，在光谱噪声比较大的时候可以选择使用长度较长的光纤充分吸收，在噪声系数比较低的时候可以选择使用短长度的光纤进行滤波。
[0037]
4.原理简单，原理上采用原子的能级跃迁吸收带吸收杂散光，将吸收掉的激光波长附近的光转化为远离激光波长的光，使滤波变得容错性更大。
[0038]
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。