一种近红外可调谐单频光纤激光器的制作方法

1.本实用新型涉及光纤激光器领域，尤其涉及一种近红外可调谐单频光纤激光器。


背景技术：

2.光纤激光器是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器，光纤激光器可在光纤放大器的基础上开发出来：在泵浦光的作用下光纤内极易形成高功率密度，造成激光工作物质的激光能级“粒子数反转”，当适当加入正反馈回路(构成谐振腔)便可形成激光振荡输出
3.光纤激光器包括可调谐单频激光器，可调谐单频激光器由于其优异的单色性、相干性在高功率窄线宽光纤激光器、光纤传感、激光雷达等领域有着广泛的应用。
4.常见的实现单频光纤激光输出的方式有dfb线型腔单频光纤激光器和dbr线型腔单频光纤激光器；dfb光纤激光器是将光栅刻写在增益光纤上，优点是腔型结构简单，缺点是光栅制作难度高；dbr光纤激光器是在两个无源光纤光栅间熔接一段几个厘米量级的增益光纤实现单频输出，优点是腔型结构简单，易于实现单频输出，缺点是普通硅酸盐光纤与磷酸盐光纤熔接难度高；且这两种单频光纤激光器波长调谐范围不到1nm，无法实现宽波长调谐单频激光输出。
5.因此，有必要提供一种近红外可调谐单频光纤激光器解决上述技术问题。


技术实现要素：

6.本实用新型提供一种近红外可调谐单频光纤激光器，解决了目前的dfb线型腔单频光纤激光器和dbr线型腔单频光纤激光器长调谐范围不到1nm，无法实现宽波长调谐单频激光输出的问题。
7.为解决上述技术问题，本实用新型提供的近红外可调谐单频光纤激光器，包括：
8.泵浦源；
9.信号泵浦耦合器，所述信号泵浦耦合器连接于所述泵浦源的输出端；
10.增益光纤，所述增益光纤连接于所述信号泵浦耦合器的输出端；
11.可调谐滤波器，所述可调谐滤波器连接于所述增益光纤的输出端；
12.隔离器，所述隔离器连接于所述可调谐滤波器的输出端；
13.超短子腔，所述超短子腔连接于所述隔离器的输出端，所述超短子腔的外侧设置有温度控制模块；
14.分束器，所述分束器连接于所述超短子腔的输出端，所述分束器的输出端与所述信号泵浦耦合器的输入端连接。
15.优选的，所述调谐滤波器波长调谐范围50nm以上。
16.优选的，所述温度控制模块包括调节箱，所述调节箱的内部设置有冷却腔，所述冷却腔内部的顶部和两侧均固定连接有出风件。
17.优选的，所述出风件包括涡状管，所述涡状管外圈的一侧连通有多个l形管，所述l
形管的一端延伸出冷却腔，所述l形管的一侧开设有条形出气孔。
18.优选的，所述涡状管的中心端连接有连接管头，所述连接管头的一端贯穿调节箱且延伸至调节箱的外部。
19.优选的，所述调节箱的顶部固定安装有增流件，所述增流件包括风机，所述风机输出端连接有软管，所述软管上连接有加热装置，所述加热装置的一端通过管道连接有四通管。
20.优选的，所述四通管的上连接有三个连接管，三个所述连接管分别与三个所述连接管头连通。
21.优选的，所述冷却腔的内部设置有冷却液，所述冷却腔的两侧分别连通有进液管头和出液管头。
22.与相关技术相比较，本实用新型提供的近红外可调谐单频光纤激光器具有如下有益效果：
23.本实用新型提供一种近红外可调谐单频光纤激光器，采用可调谐滤波器结合超短子腔的方案，通过可调谐滤波器实现输出激光波长的可调谐，通过超短子腔实现环形激光器单频输出，通过这两者结合，实现可调谐单频光纤激光输出。
附图说明
24.图1为本实用新型提供的近红外可调谐单频光纤激光器的第一实施例的原理框图；
25.图2为本实用新型提供的近红外可调谐单频光纤激光器的第二实施例的结构示意；
26.图3为图2所示的调节箱的剖视图；
27.图4为图2所示的调节箱局部的结构时候图。
28.图中标号：1、泵浦源，2、信号泵浦耦合器，3、增益光纤，4、可调谐滤波器，5、隔离器，6、超短子腔，7、分束器，8、温度控制模块，
29.9、调节箱，10、条形孔，
30.11、出风件，111、涡状管，112、l形管，113、连接管头，114、条形出气孔，
31.12、增流件，121、风机，122、软管，123、四通管，124、连接管，
32.13、进液管头，14、出液管头，15、温度传感器，16、冷却腔。
具体实施方式
33.下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步说明。
34.第一实施例
35.请结合参阅图1，其中，图1为本实用新型提供的近红外可调谐单频光纤激光器的第一实施例的原理框图。近红外可调谐单频光纤激光器，包括：
36.泵浦源1；
37.信号泵浦耦合器2，所述信号泵浦耦合器2连接于所述泵浦源1的输出端；
38.增益光纤3，所述增益光纤3连接于所述信号泵浦耦合器2的输出端；
39.可调谐滤波器4，所述可调谐滤波器4连接于所述增益光纤3的输出端；
40.隔离器5，所述隔离器5连接于所述可调谐滤波器4的输出端；
41.超短子腔6，所述超短子腔6连接于所述隔离器5的输出端，所述超短子腔6的外侧设置有温度控制模块8；
42.分束器7，所述分束器7连接于所述超短子腔6的输出端，所述分束器7的输出端与所述信号泵浦耦合器2的输入端连接。
43.泵浦源(1)可以是多模泵浦源，也可以是单模泵浦源；信号泵浦耦合器(2)可以是(2+1)
×
1合束器，也可以是波分复用器，优选设置为(2+1)
×
1合束器；
44.分束器优选为1
×
2分束器；
45.可调谐滤波器(4)中心波长调谐方式可以是电控调节，也可以是手动机械调节；
46.超短子腔(6)腔长极短，为厘米量级，极大地增加环形腔激光器纵模间隔，实现单频激光输出；
47.温度控制模块(6)既可以保持恒温从而保持输出单频激光波长稳定性，又可以通过调节温度来精细调节输出单频激光中心波长；
48.所述的增益光纤可以是掺镱光纤、掺饵光纤、掺铥光纤等，在实际中根据所需要输出的激光波长进行选择；
49.泵浦源1优选为多模泵浦源，输出波长为976nm，最大输出功率3w，输出功率连续可调，通过(2+1)
×
1合束器将泵浦光耦合进增益光纤3，增益光纤3此处优选为掺镱光纤，泵浦吸收系数为1.7db/m@915nm，长度为3m，隔离器5保证激光单向传输，隔离度为40db，可调谐滤波器4中心波长可调范围为1020nm～1100nm，可调谐滤波器4带宽20ghz，超短子腔6腔长为2cm，对应的纵模间隔为15ghz，1
×
2分束器7输出耦合比为50％，将泵浦光输出功率调到1w，可调谐滤波器中心波长调谐到1064nm，实现单频激光输出，输出功率为55mw，通过可调谐滤波,4中心波长，可实现1020nm～1100nm波长连续可调单频激光输出。
50.所述调谐滤波器4波长调谐范围50nm以上。
51.因此该环形腔单频光纤激光器的波长调谐范围超过50nm。
52.本实用新型提供的近红外可调谐单频光纤激光器的工作原理如下：
53.泵浦源1输出泵浦光，通过信号泵浦耦合器2将泵浦光耦合进增益光纤3，对增益光纤进行泵浦，可调谐滤波器4初步选择出射激光中心波长，隔离器5保证激光单向传输，超短子腔6选择环形激光器众多纵模中的一根，1
×
2分束器7用于将腔内激光导出，温度控制模块8用于控制超短子腔的温度；
54.为了实现宽波长范围调谐单频激光输出，采用了宽波长可调谐滤波器4加环形腔设计，但是环形腔由于器件多，腔长较长，一般腔长为米量级，激光器输出纵模个数是由可调谐滤波4带宽和纵模间隔决定的，腔长越长，纵模间隔越小，因此在环形腔光纤激光器中，米级的腔长会存在大量纵模，无法实现单纵模输出，通过在环形腔内插入腔长极短的超短子腔6，可以有效解决该问题，该申请技术方案中环形腔腔长为米量级，超短子腔腔长为厘米量级，因此该激光器纵模间隔由子腔腔长决定：
[0055][0056]
腔长l越短，激光器纵模间隔越大，越容易实现单纵模输出，超短子腔腔长为厘米量级，因此纵模间隔为10ghz以上，且所用的可调谐滤波器4带宽约20ghz，带宽小于2倍纵模
间隔，可以实现单纵模输出，通过调节可调谐滤波器中心波长，实现宽波长范围调谐的单频激光输出。
[0057]
与相关技术相比较，本实用新型提供的近红外可调谐单频光纤激光器具有如下有益效果：
[0058]
采用可调谐滤波器4结合超短子腔6的方案，通过可调谐滤波器4实现输出激光波长的可调谐，通过超短子腔6实现环形激光器单频输出，通过这两者结合，实现可调谐单频光纤激光输出。
[0059]
第二实施例
[0060]
请结合参阅图2、图3和图4，基于本技术的第一实施例提供的近红外可调谐单频光纤激光器，本技术的第二实施例提出另一种近红外可调谐单频光纤激光器。第二实施例仅仅是第一实施例优选的方式，第二实施例的实施对第一实施例的单独实施不会造成影响。
[0061]
具体的，本技术的第二实施例提供的近红外可调谐单频光纤激光器的不同之处在于，近红外可调谐单频光纤激光器，所述温度控制模块8包括调节箱9，所述调节箱9的内部设置有冷却腔16，所述冷却腔16内部的顶部和两侧均固定连接有出风件11。
[0062]
调节箱9内部固定有隔板，隔板与调节箱9之间形成冷却腔16，调节箱9内部设置有温度传感器15可以检测调节箱9内部的温度，且调节箱9正面设置有控制屏，根据温度传感器15的检测值，通过控制屏可以控制风机121和加热装置的开启与关闭。
[0063]
所述出风件11包括涡状管111，所述涡状管111外圈的一侧连通有多个l形管112，所述l形管112的一端延伸出冷却腔16，所述l形管112的一侧开设有条形出气孔114。
[0064]
l形管112均匀分布在涡状管111上，l形管112的一端贯穿隔板，延伸至调节箱9的内部。
[0065]
所述涡状管111的中心端连接有连接管头113，所述连接管头113的一端贯穿调节箱9且延伸至调节箱9的外部。
[0066]
涡状管111为导热性能好的金属材质，且通过设置为涡状，可以增大气流的流动行程，提高对气流的导热效果，提高气流的预冷效果。
[0067]
所述调节箱9的顶部固定安装有增流件12，所述增流件12包括风机121，所述风机121输出端连接有软管122，所述软管122上连接有加热装置，所述加热装置的一端通过管道连接有四通管123。
[0068]
加热装置外部设置内部的设置有电加热丝，且可以加热装置可以调节加热温度，加热装置的两端设置有管道连接头与管道连接，气流通过电加热丝后流出。
[0069]
所述四通管123的上连接有三个连接管124，三个所述连接管124分别与三个所述连接管头113连通。
[0070]
所述冷却腔16的内部设置有冷却液，所述冷却腔16的两侧分别连通有进液管头13和出液管头14。
[0071]
进液管头13和出液管头14在不使用时端部螺纹连接有密封盖，对其密封，通过设置进液管头13和出液管头14可以对冷却腔16内部的冷却液进行更换以及在降温时配合外部的水源以及增大泵等进行循环更换，提高对涡状管111的冷却效果。
[0072]
使用时，超短子腔6通过螺钉或者支撑架等安装或者放置在调节箱9中，根据温度传感器15检测的值，通过控制屏显示，同时通过控制屏可以控制风机以及加热装置开启或
者关闭；
[0073]
当温度过高时，此时开启风机121，加热装置关闭，此时气流经过四通管123有三个连接管124流入到三个涡状管111内部，其中涡状管111通过冷却腔16内部的冷却液预冷，气流通过涡状管111时，涡状管111对气流进行预冷，然后通过l形管112一侧的条形出气孔114排出，作用在超短子腔6上；
[0074]
且通过在调节箱9内部三个面均设置涡状管111，且每个涡状管111上均设置有l形管112，可以同时对超短子腔6的多个面同时降温，提高降温速度与效果；
[0075]
当需要升温时通过开启加热装置，同理通过出风件11导出即可，温度调节速度快速。
[0076]
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。