一种高功率单频双波段光纤激光系统的制作方法

本发明涉及激光，尤其是涉及一种高功率单频双波段光纤激光系统。

背景技术：

1、光纤激光器是一种利用光纤作为增益介质的激光器，其通过激发光纤中的掺杂离子产生激光。单频光纤激光器是指在工作时只产生单一频率的激光输出，这种激光器具有光谱线宽窄、相干性好、光束质量高等优点，因此在光通信、光谱学、激光雷达等领域有广泛的应用。

2、传统的单台单频光纤激光器通常只覆盖一个波段，这限制了其在不同应用场景下的使用范围。为了满足不同波段的需求，需要设计和制造不同波段的光纤激光器，这不仅增加了制造成本，也给实际应用带来不便。因此，开发一种能够覆盖多个波段并能实现单频输出的光纤激光器是当前研究的热点和难点。

3、因此，亟需研发一种新型的单频双波段光纤激光器，其能够克服现有技术的不足，提供一种结构简单、调节方便、性能稳定的解决方案。因此，如何获得同时覆盖双波段的单频光纤激光器以方便其在光通信、光谱学、雷达等领域的灵活应用是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高功率单频双波段光纤激光系统，能够同时产生和放大双波段单频激光，并实现功率比例可调节的高功率输出。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、本发明提供一种高功率单频双波段光纤激光系统，包括第一种子源模块、第一光纤放大模组、第二种子源模块、第二光纤放大模组、耦合模块、第三光纤放大模组，其中具体地：

4、第一种子源模块，用于输出第一单频激光；

5、第一光纤放大模组，与所述第一种子源模块连接，所述第一光纤放大模组用于接受所述第一单频激光并对其进行功率放大，其中所述第一单频激光的波长位于所述第一光纤放大器的工作波长范围内；

6、第二种子源模块，用于输出第二单频激光；

7、第二光纤放大模组，与所述第二种子源模块连接，所述第二光纤放大模组用于接受所述第二单频激光并对其进行功率放大，其中所述第二单频激光的波长位于所述第二光纤放大器的工作波长范围内；

8、耦合模块，分别与第一光纤放大模组、第二光纤放大模组连接，用于接受所述第一光纤放大模组、第二光纤放大模组放大后的单频激光并耦合到同一光纤纤芯内；

9、第三光纤放大模组，与所述耦合模块连接，所述第三光纤放大模组用于接受所述耦合模块耦合后的单频激光并进行功率放大，以形成高功率单频双波段激光。

10、进一步地，所述高功率单频双波段激光的波长范围为900nm～1150nm、1150nm～1450nm、1450nm～1640nm、1640nm～2000nm中任意两个波段的组合。

11、进一步地，所述第一种子源模块和第二种子源模块为固体单频激光种子、外腔半导体单频种子、回音壁单频激光种子、光纤dfb种子、光纤dbr种子中的一种；

12、所述的第一种子源模块和第二种子模块为单频激光器、双单频器、多单频激光器中的一种；

13、第二种子源模块运行在连续模式或者脉冲模式。

14、进一步地，所述第一光纤放大模组和第二光纤放大模组为掺镱光纤放大器、掺铒光纤放大器、掺铥光纤放大器、拉曼光纤放大器中的一种或多种的组合。

15、进一步地，所述第一光纤放大模组和第二光纤放大模组均能够工作在连续模式或脉冲模式，且输出功率或者峰值功率能够根据需要调节。

16、进一步地，所述耦合模块为二向色镜、光纤耦合器、光纤波分复用器中的一种。

17、进一步地，所述第三光纤放大模组的工作波长同时包含900nm～1150nm、1150nm～1450nm、1450nm～1640nm、1640nm～2000nm中任意两个波段的组合，所述第三光纤放大模组可以工作在连续模式或脉冲模式，且所述第三光纤放大模组的双波段输出功率或者峰值功率比例能够在1：1000到1000：1范围内调节。

18、进一步地，所述第三光纤放大模组为掺镱光纤放大器、掺铒光纤放大器、掺铥光纤放大器、拉曼光纤放大器以中的一种或多种的组合。

19、进一步地，所述第三光纤放大模组中泵浦源为半导体泵浦源、掺镱光纤激光泵浦源、拉曼光纤激光泵浦源、固体激光泵浦源中的一种或多种的组合。

20、进一步地，所述高功率单频双波段激光的两个波段的功率比例通过调节所述第一光纤放大模组、第二光纤放大模组第二光纤放大模组的输出功率来调节，

21、或，

22、通过所述第三光纤放大模组中增益光纤长度和泵浦源的工作波长来调节。

23、与现有技术相比，本发明具有以下技术优势：

24、1)本发明提供一种激光器中，不同波段的单频激光在同一台激光器中产生并放大，并从同一端口输出，输出功率可以在1：1000到1000：1范围内调节。

25、2)本发明采用多个光纤放大模组对激光进行功率放大，从而实现高功率输出。在光纤放大模组中，激光经过掺杂有掺镱、掺铒或掺铥等元素的光纤或光纤中的拉曼效应，通过泵浦光的能量转移，使得光子数目增加，从而实现功率放大。由于本发明采用多个光纤放大模组，可以进行级联放大，使得激光的功率得到进一步的提升；

26、3)本发明的双波段输出能力是通过选择不同的种子源和放大器组合实现的。在第一种子源模块和第二种子源模块中，可以选择不同波段的单频激光种子。而在第一光纤放大模组和第二光纤放大模组中，可以选择掺镱、掺铒或掺铥等不同元素或拉曼光纤放大器。通过合理选择种子源和放大器组合，可以实现不同波段的单频激光放大，从而实现双波段输出。

27、4)本发明的多种种子源和放大器选择能够根据具体需求进行灵活配置。不同的种子源和放大器具有不同的光谱特性和放大增益，可以覆盖不同波段和功率范围的需求。通过选择合适的种子源和放大器组合，可以满足不同应用场景的需求，提供更加灵活和多样化的输出。

28、5)本发明的第三光纤放大模组可以调节双波段输出功率或峰值功率比例。这是通过调节第一光纤放大模组和第二光纤放大模组的输出功率，或者通过调节第三光纤放大模组中增益光纤长度和泵浦源的工作波长来实现的。通过调节这些参数，可以灵活地控制双波段输出的功率比例，满足不同应用需求。

技术特征：

1.一种高功率单频双波段光纤激光系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种高功率单频双波段光纤激光系统，其特征在于，所述高功率单频双波段激光的波长范围为900nm～1150nm、1150nm～1450nm、1450nm～1640nm、1640nm～2000nm中任意两个波段的组合。

3.根据权利要求1所述的一种高功率单频双波段光纤激光系统，其特征在于，所述第一种子源模块(11)和第二种子源模块(12)为固体单频激光种子、外腔半导体单频种子、回音壁单频激光种子、光纤dfb种子、光纤dbr种子中的一种；

4.根据权利要求1所述的一种高功率单频双波段光纤激光系统，其特征在于，所述第一光纤放大模组(10)和第二光纤放大模组(20)为掺镱光纤放大器、掺铒光纤放大器、掺铥光纤放大器、拉曼光纤放大器中的一种或多种的组合。

5.根据权利要求1所述的一种高功率单频双波段光纤激光系统，其特征在于，所述第一光纤放大模组(10)和第二光纤放大模组(20)均能够工作在连续模式或脉冲模式，且输出功率或者峰值功率能够根据需要进行调节。

6.根据权利要求1所述的一种高功率单频双波段光纤激光系统，其特征在于，所述耦合模块(13)为二向色镜、光纤耦合器、光纤波分复用器中的一种。

7.根据权利要求1所述的一种高功率单频双波段光纤激光系统，其特征在于，所述第三光纤放大模组(30)的工作波长同时包含900nm～1150nm、1150nm～1450nm、1450nm～1640nm、1640nm～2000nm中任意两个波段的组合，所述第三光纤放大模组(30)可以工作在连续模式或脉冲模式，且所述第三光纤放大模组(30)的双波段输出功率或者峰值功率比例能够在1：1000到1000：1范围内调节。

8.根据权利要求1所述的一种高功率单频双波段光纤激光系统，其特征在于，所述第三光纤放大模组(30)为掺镱光纤放大器、掺铒光纤放大器、掺铥光纤放大器、拉曼光纤放大器以中的一种或多种的组合。

9.根据权利要求1所述的一种高功率单频双波段光纤激光系统，其特征在于，所述第三光纤放大模组(30)中泵浦源为半导体泵浦源、掺镱光纤激光泵浦源、拉曼光纤激光泵浦源、固体激光泵浦源中的一种或多种。

10.根据权利要求1所述的一种高功率单频双波段光纤激光系统，其特征在于，所述高功率单频双波段激光的两个波段的功率比例通过调节所述第一光纤放大模组(10)、第二光纤放大模组(20)的输出功率来调节，

技术总结
本发明涉及一种高功率单频双波段光纤激光系统，包括第一种子源模块、第一光纤放大模组、第二种子源模块、第二光纤放大模组、耦合模块、第三光纤放大模组，其中第一光纤放大模组用于接受所述第一单频激光并对其进行功率放大；第二种子源模块用于输出第二单频激光；第二光纤放大模组用于接受所述第二单频激光并对其进行功率放大；耦合模块用于接受所述第一光纤放大模组、第二光纤放大模组放大后的单频激光并耦合到同一光纤纤芯内；第三光纤放大模组用于接受所述耦合器耦合后的单频激光并进行功率放大，以形成高功率单频双波段激光。与现有技术相比，本发明能够同时产生和放大双波段单频激光，并实现功率比例可调节的高功率输出。

技术研发人员：程鑫,陈泽泽,韩璐,曾鑫,冯衍
受保护的技术使用者：国科大杭州高等研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16