波长可调谐激光器的制作方法

1.本实用新型涉及激光调谐领域，尤其涉及一种波长可调谐激光器。


背景技术：

2.可调谐激光器是指在一定范围内可以连续改变激光输出波长的激光器，世界上第一台激光器，螺旋式氙灯泵浦的红宝石激光器问世后不久，脉冲可调谐染料激光器于1966年，由f.p.sehsfer等人首先研制成功，四年后才由0.g.peterson等人提出了第一台连续波染料激光运转，当时作为唯一的连续可调谐激光材料，染料激光得到了充分的发展，至八十年代形成一个高潮，后来,由于新型可调谐固体激光材料掺钛宝石(ti:sapphire，ti:al2o3)，掺四价铬(cr4+)材料的问世，吸引很多染料激光研究者包括研制染料激光器的公司转向到固体可协调激光器的研究和生产中，现在，可协调激光器的种类主要包括染料激光器，金绿宝石激光器，色心激光器，可调谐准分子激光器等。但这些结构的激光器具有结构复杂，需要维护，稳定性差等缺点。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本技术提供一种波长可调谐激光器，依次设置的第一光纤准直器、第一波片组、光隔离器、第二波片组、光栅对、第二光纤准直器和泵浦源；
4.所述第一光纤准直器和所述第二光纤准直器一端相对设置，另一端通过光纤与所述泵浦源连接，形成环路；
5.所述泵浦源用于作为光源将激光打入所述环路；
6.所述第一光纤准直器和所述第二光纤准直器都设置有调节器，用于控制所述第一光纤准直器和所述第二光纤准直器的位置，以进行激光波长调谐；
7.所述光隔离器用于控制光在所述环路的传播方向，并限定单偏振光通过，所述第一波片组和第二波片组用于调节所述环路内光的偏振态；
8.所述光栅对用于平衡环路内光纤的正色散。
9.进一步的，所述第一波片组、所述光隔离器、所述第二波片组和所述光栅对依次同轴设置在所述第一光纤准直器和所述第二光纤准直器之间；
10.所述第一波片组设置正对所述第一光纤准直器，所述光栅对正对所述第二光纤准直器。
11.进一步的，所述第一波片组包括第一波片和第二波片，所述第二波片组包括一个第三波片。
12.进一步的，所述光隔离器包括依次设置的第一偏振分光器、法拉第旋光晶体、第四波片和第二偏振分光器，所述第一偏振分光器设置在靠近所述第一光纤准直器的一端，所述第二偏振分光器设置在所述第二光纤准直器的一端。
13.进一步的，所述光栅对包括两片相同参数的闪耀光栅。
14.进一步的，所述调节器为微型电机或可调旋钮。
15.进一步的，所述泵浦源包括波分复用器，所述波分复用器用于将所述第一光纤准直器和所述第二光纤准直器通过光纤连接，形成光纤结构环路。
16.进一步的，所述泵浦源还包括有源光纤，所述有源光纤用于连接所述波分复用器和所述第二光纤准直器，并提供受激辐射增益。
17.进一步的，所述泵浦源还包括：泵浦激光器；所述泵浦激光器通过所述波分复用器将激光打入所述有源光纤内。
18.进一步的，所述光栅对还设置有光栅调节器，用于调节所述光栅对的倾斜角度。
19.本实用新型实施例公开了一种波长可调谐激光器，包括依次设置的第一光纤准直器、第一波片组、光隔离器、第二波片组、光栅对、第二光纤准直器和泵浦源；所述第一光纤准直器和所述第二光纤准直器一端相对设置，另一端通过光纤与所述泵浦源连接，形成环路；所述泵浦源用于作为光源将激光打入所述环路；所述第一光纤准直器和所述第二光纤准直器都设置有调节器，用于控制所述第一光纤准直器和所述第二光纤准直器的位置，以进行激光波长调谐；所述光隔离器用于控制光在所述环路的传播方向，并限定单偏振光通过，所述第一波片组和第二波片组用于调节所述环路内光的偏振态；所述光栅对用于平衡环路内光纤的正色散。可以简单调谐激光器波长，光纤结构的设计可以保证激光器的稳定性和免维护性，可以长期稳定工作及过振动冲击测试，这是染料及固体激光器难以实现的，同时npr光路结构中没有易损耗的器件，极大增加了使用寿命。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对本实用新型保护范围的限定。在各个附图中，类似的构成部分采用类似的编号。
21.图1示出了本技术一种波长可调谐激光器结构示意图；
22.图2示出了光栅对产生空间啁啾的光路示意图。
23.标号说明：10-第一光纤准直器、20-第一波片组、21-第一波片、22-第二波片、30-光隔离器、31-第一偏振分光器、32-法拉第旋光晶体、33-第四波片、34-第二偏振分光器、40-第二波片组、50-光栅对、60-第二光纤准直器、70-泵浦源、71-有源光纤、72-波分复用器、73-泵浦激光器。
具体实施方式
24.下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
25.通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.在下文中，可在本实用新型的各种实施例中使用的术语“包括”、“具有”及其同源
词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。
27.此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
28.除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本实用新型的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本实用新型的各种实施例中被清楚地限定。
29.本技术的技术方案应用于激光器，通过对激光器的空间光纤回路结构进行改变，并添加了调整器，使得激光器可以在高度稳定的同时，通过对光纤准直器的调整，进行波长的调谐。
30.接下来以具体实施例来说明本技术的技术方案。
31.实施例1
32.如图1所示，为本技术的可调谐激光器结构示意图。
33.该波长可调谐激光器，包括：依次设置的第一光纤准直器10、第一波片组20、光隔离器30、第二波片组40、光栅对50、第二光纤准直器60和泵浦源70。
34.其中，光纤准直器由尾纤与自聚焦透镜精确定位而成。它可以将光纤内的传输光转变成准直光(平行光)，或将外界平行(近似平行)光耦合至单模光纤内。上述的第一光纤准直器10和第二光纤准直器60参数相同，由此实现光纤耦合。
35.示范性地，第一光纤准直器10和第二光纤准直器60自聚焦透镜的一端相对设置，另一端通过光纤与所述泵浦源70连接，泵浦源70用于作为光源将激光打入光纤中。具体而言，泵浦源70所产生的光会先经过第二光纤准直器，然后通过光栅对50、第二波片组40、光隔离器30、第一波片组20并打入第一光纤准直器10中，最后由第一光纤准直器10将该光束射入泵浦源70，以此形成一条空间光纤结构的环路。
36.第一光纤准直器10和第二光纤准直器60中间形成腔体，用于容纳上述的第一波片组20、光隔离器30、第二波片组40和光栅对50。形通过光隔离器30，将由泵浦源70打入该环路的光朝向一个方向传播。在图1中，该光的传播方向为逆时针方向传播。
37.其中，泵浦源70中包括一个波分复用器72，有源光纤71和泵浦激光器73。
38.其中，泵浦激光器73是激光光源，通过和波分复用器72连接，将激光打入有源光纤71中。
39.其中，波分复用器72还和第一光纤准直器10连接，用于接收来自第一光纤准直器10的光，如此，将来自第一光纤准直器10的光和来自泵浦激光器73的光被整合成一束光，输入有源光纤71中。
40.所述光栅对50用于平衡环路内光纤的正色散，其中，该光栅对50可以是由两片相同参数的闪耀光栅组成。
41.当光栅刻划成锯齿形的线槽断面时，光栅的光能量便集中在预定的方向上，即某一光谱级上。从这个方向探测时，光谱的强度最大，这种现象称为闪耀，这种光栅称为闪耀
光栅。在这样刻成的闪耀光栅中，起衍射作用的槽面是个光滑的平面，它与光栅的表面所形成的夹角，称为闪耀角。最大光强度所对应的波长，称为闪耀波长。通过闪耀角的设计，可以使光栅适用于某一特定波段的某一级光谱。
42.使用闪耀光栅的光栅对，使得在保证高衍射效率的同时，可以产生负色散，平衡环路内光纤的正色散，调节输出参数并保证输出脉冲足够窄。
43.在一个可选的实施例中，该光栅对50还可以设置有调节器，该调节器可以用于调整光栅对50的倾斜角度，从而可以调节腔内色散，并且在非单色光经过该光栅对50后，还会产生空间啁啾。
44.第一波片组20、光隔离器30、第二波片组40和光栅对50依次同轴设置第一光纤准直器10和第二光纤准直器60之间，具体而言第一波片组20正对第一光纤准直器10，以第一波片组20朝向第二光纤准直器60的方向，依次是光隔离器30、第二波片组40和光栅对50。光栅对50正对第二光纤准直器60，接收来时第二光纤准直器60打过来的光线。
45.第一波片组20包括第一波片21和第二波片22，所述第二波片组40包括一个第三波片。
46.波片是能使互相垂直的两光振动间产生附加光程差的光学器件。通常由具有精确厚度的石英、方解石或云母等双折射晶片做成，其光轴与晶片表面平行。以线偏振光垂直入射到晶片，其振动方向与晶片光轴θ角，入射的光振动分解成垂直于光轴(o光)和平行于光轴(e光)两个分量，它们对应晶片中的o光和e光。
47.在一个可选的实施例中，第一波片21第二波片22和第三波片可以是一个四分之一波片或者一个二分之一波片，具体的选型可以根据实际的使用情况，或者制作时，目标的型号不同而变化。
48.光隔离器30包括依次设置的第一偏振分光器31、法拉第旋光晶体32、第四波片33和第二偏振分光器34。
49.如图1所示，第一偏振分光器31设置在靠近所述第一光纤准直器10的一端(即左侧)，所述第二偏振分光器34设置在所述第二光纤准直器60的一端(即右侧)。其中，第一偏振分光器31、法拉第旋光晶体32、第四波片33和第二偏振分光器34共轴设置，第二偏振分光器34还用于向外界输出调整后的激光。
50.其中，第四波片33可以是一个二分之一波片，也可以是四分之一波片，具体的选型可以根据实际情况确定，在此不一一例举。
51.当光在光纤内传输时，由于非线性效应，偏振态是一个光强相关的量，通过第一波片组20和第二波片组40的选择，使得能通过光隔离器30的偏振态正好对应最强的光强，此时强光强损耗小弱光强损耗大，环路内形成等效的可饱和吸收体，以实现锁模输出。
52.其中，第一光纤准直器10和所述第二光纤准直器60都设置有调节器，这些调节器用于控制所述第一光纤准直器10和所述第二光纤准直器60的位置，以进行激光波长调谐。这些调节器可以是可调旋钮或者微型电机，在调整时，可以单独调整上述两个光纤准直器中的一个，通过保持光纤准直器和正对的波片或者光栅的距离，进行一定范围的移动，可以改变波长。
53.如图2所示，为在本技术结构中，光栅产生空间啁啾的光路图。
54.当第二光纤准直器60发出的光射入光栅对50时，可以产生如图2中的啁啾，因为这
种在空间上的波长排布，耦合进入准直器后，等效于经过了一个滤波器，而滤波器的波长可以通过准直器位置来改变，而本技术的第一光纤准直器10和所述第二光纤准直器60都设置有调节器，从而可以在保证两个光纤准直器依旧是对照的情况下，进行位置的微调，从而实现对激光波长的调谐。
55.例如将第二光纤准直器60向下平移一定距离，或者向上平移一定距离，使得变动后第二光纤准直器60所打出的光和变动前有所不同，并依旧可以和第一光纤准直器10耦合，此时的滤波器波长有所变化，从而调整了输出激光的中心波长。具体的，该激光的波长可以在1030nm至1060nm之间变动。
56.因为光栅对50补偿腔内色散，所以输出的脉冲可以达到fs量级，不需要额外的压缩装置，且区别于染料及固体激光器，本技术的激光器的光路结构中没有易损耗的器件，寿命大大延长。
57.本实用新型实施例公开了一种波长可调谐激光器，包括依次设置的第一光纤准直器、第一波片组、光隔离器、第二波片组、光栅对、第二光纤准直器和泵浦源；所述第一光纤准直器和所述第二光纤准直器一端相对设置，另一端通过光纤与所述泵浦源连接，形成环路；所述泵浦源用于作为光源将激光打入所述环路；所述第一光纤准直器和所述第二光纤准直器都设置有调节器，用于控制所述第一光纤准直器和所述第二光纤准直器的位置，以进行激光波长调谐；所述光隔离器用于控制光在所述环路的传播方向，并限定单偏振光通过，所述第一波片组和第二波片组用于调节所述环路内光的偏振态；所述光栅对用于平衡环路内光纤的正色散。可以简单调谐激光器波长，光纤结构的设计可以保证激光器的稳定性和免维护性，可以长期稳定工作及过振动冲击测试，这是染料及固体激光器难以实现的，同时npr光路结构中没有易损耗的器件，其寿命相当于泵浦激光器，可以达到10万小时的量级。
58.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的结构图显示了根据本实用新型的多个实施例的装置可能实现的体系架构、功能和操作。
59.另外，在本实用新型各个实施例中的各功能模块或单元可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或更多个模块集成形成一个独立的部分。
60.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。