一种带宽和中心波长可调节的激光器制造技术

本发明专利技术公开了一种带宽和中心波长可调节的激光器，包括有泵浦源、泵浦保护器、泵浦合束器、增益光纤、第一准直器、第一四分之一波片、第一二分之一波片、第一偏振分光立方、法拉第旋转镜、第二二分之一波片、第二偏振分光立方、透射光栅、反射面互相垂直的角镜对、反射镜、以及第二准直器。本案采用的是非线性旋转偏振锁模和具有腔内滤波效应的组合结构，结构简洁易实现，角镜对能够相对其入射光方向平移，第二准直器能够相对其入射光的垂直方向平移，这样在光路中不插入和替换任何其它多余元件的情况下，就可以分别实现锁模带宽和中心波长的连续调谐，其适用范围广。

【技术实现步骤摘要】
一种带宽和中心波长可调节的激光器[
]本专利技术涉及一种带宽和中心波长可调节的激光器。[
技术介绍
]随着上世纪80年代末和90年代初克尔锁模的专利技术，关于飞秒激光器的应用在世界各大研究机构迅速铺展开来。飞秒激光的产生，主要依赖种子源的锁模，而如今常规的商业飞秒激光系统的种子源大多仍然由固态的元件和激光晶体所构成，依靠这种固态激光技术所研发的种子源对温湿度要求高，对环境要求苛刻，且成本昂贵，并不适合下一代工业用超快激光器的普及。近些年光纤锁模技术的发展大大推动了超快光纤激光振荡器的发展，基于掺杂稀土元素光纤的激光器于20世纪80年代出现，稳定的超短脉冲激光器的出现可追随到1989 年 Menyuk C R 等人在 Pulse propagat1n in an elliptically birefringent Kerrmedium中提出的方法，光纤增益介质由于细长，易于散热，相同体积下其表面积体积比比固态激光器大2?3个数量级，另外光纤激光器的横模由光纤纤芯和数值孔径决定，不会因为热变形而变化，所以很容易保持单模运转，上述优势是固态激光器所不能比拟的。光纤激光器的发展经历了孤子锁模、展宽压缩型脉冲锁模、自相似锁模到全正色散锁模等几个阶段，早期的飞秒光纤激光器多采用通讯波长用的掺铒光纤，于是孤子锁模(soliton modelocking)和展宽压缩脉冲锁模(stretched pluse)锁模成为主流机制,进入新世纪以后，随着高掺杂掺镱光纤的发展，自相似和全正色散的锁模理论被提出，使得飞秒光纤振荡级的单脉冲能量图突破了 1nJ(Chong A, Renninger W H, Wise F.All-normal-dispers1nfemtosecond fiber laser with pulse energy above 20nJ),这种发展使人们对飞秒光纤振荡器有了更多的期待。双包层稀土掺杂光纤(DCF)与普通的单包层增益光纤的最大区别是，能使用多模泵浦。近些年来，尽管工艺和技术不断提高，单管单模976PUMP的最大输出功率还仅仅在IW左右，而且价格昂贵。相比来说，近些年发展迅速的多模976PUMP，单管能够轻松输出几十W甚至上百W，而且10W的多模PUMP相比于IW的单模PUMP，其价格仅为后者的十分之一，近些年不断崛起的双包层增益光纤放大技术正是依托多模LD的强大输出功率和低廉价格优势。双包层光纤有两个包层，内包层比较小，一般只有5?1um或者大模场10?40um，内包层用来限制信号光的传输以及增益。而外包层通常直径在125um?400um之间，而且具有高达0.46的数值孔径用来限制泵浦光在内部传输。这样巧妙的结构设计，使得光纤容纳了更多的泵浦光同时，又保证了信号光的单模传输和放大，这种技术和大模场技术相结合，被广泛应用在通信和激光器的放大器中，但是在种子源中使用的却寥寥，原因在于种子源中的锁模器件耐受功率的限制以及锁模机制的限制。2012年麻省理工学院的Yue Zhou等人在“Nonlinear-polarizat1n-evolut1n mode-locking in a hybrid cavity:a routetoward low repetit1n-rate fiber lasers”中提到,他们用NPR锁模技术采用单模泵浦并加上滤波器效应在振荡器中得到119mW的锁模输出功率，单脉冲能量最大为10nJ，而我们常见的锁模激光器一般最多只有一百到两百毫瓦左右的直接输出，并且单脉冲能量在nj量级。这种量级的输出功率不经过放大一般很难使用，这使得这类型的种子源不能直接应用于类似于薄膜刻划等中小功率的超快激光应用领域。因此，有必要解决以上问题。[
技术实现思路
]本专利技术克服了上述技术的不足，提供了一种带宽和中心波长可调节的激光器，其调节灵活，适用范围广。为实现上述目的，本专利技术采用了下列技术方案:一种带宽和中心波长可调节的激光器，包括有泵浦源1，所述泵浦源I输出端顺次连接有泵浦保护器2、泵浦合束器3、增益光纤5、以及第一准直器7，所述第一准直器7的出射光通过第一四分之一波片8、第一二分之一波片9后入射到第一偏振分光立方10中,所述第一偏振分光立方10的透射分束端输出的光经过法拉第旋转镜11、第二二分之一波片12后入射到第二偏振分光立方13中,所述第二偏振分光立方13的反射分束端输出的光入射到透射光栅15中，所述透射光栅15后侧设有用于将经透射光栅15的衍射光平行反射回透射光栅15的反射面互相垂直的角镜对14，所述角镜对14能够相对其入射光方向平移，所述透射光栅15前侧设有用于将第二次经透射光栅15的衍射光转向输出的反射镜16，所述反射镜16转向输出的光经过第二四分之一波片17入射到第二准直器18中，所述第二准直器18输出端与泵浦合束器3 —输入端连接，所述第二准直器18能够相对其入射光的垂直方向平移，其中，所述第一偏振分光立方10的反射分束端作为光纤激光器的输出端。所述第一四分之一波片8、第一二分之一波片9、第二四分之一波片17都设置在可调节波片入射角度的波片架上。所述第一偏振分光立方10、第二偏振分光立方13都设置在固定的立方体镜架上。所述第二二分之一波片12粘接在所述法拉第旋转镜11上，所述法拉第旋转镜11设置在一个旋转镜架上，所述法拉第旋转镜11能够相对其旋转轴旋转。所述角镜对14设置在一个角镜对平移台上,所述角镜对14能够随所述角镜对平移台相对角镜对14入射光方向平移。所述第二准直器18设置在一个准直器平移台上，所述第二准直器18能够随所述准直器平移台相对第二准直器18入射光的垂直方向平移。如上所述的泵浦源I为多模泵浦源，所述泵浦保护器2为多模泵浦保护器，所述泵浦合束器3为多模泵浦合束器，所述增益光纤5为双包层增益光纤；或所述泵浦源I为单模泵浦源，所述泵浦保护器2为单模泵浦保护器，所述泵浦合束器3为单模波分复用器，所述增益光纤5为单模增益光纤。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是:1、采用了非线性旋转偏振锁模和具有腔内滤波效应的组合结构，结构简洁易实现，角镜对能够相对其入射光方向平移，第二准直器能够相对其入射光的垂直方向平移，这样在光路中不插入和替换任何其它多余元件的情况下，就可以分别实现锁模带宽和中心波长的连续调谐，其适用范围广。2、在第一准直器与第一偏振分光立方之间顺次设置第一四分之一波片和第一二分之一波片，如此，通过第一四分之一波片使得第一准直器的出射光椭圆度发生改变，通过第一二分之一波片使通过第一四分之一波片后的光的偏振方向发生改变，两个波片配合使用能够改变光通过偏振立方后的能量比率，即控制脉冲锁模和腔内的输出耦合效率。3、在第一偏振分光立方与第二偏振分光立方之间依次设置法拉第旋转镜和第二二分之一波片，如此形成一个偏振相关的隔离器效果，可以控制腔内激光的单向运转。4、通过在透射光栅后侧设置反射面互相垂直的角镜对，角镜对能够相对其入射光方向平移，如此平移角镜对，能够保证经过两次经过透射光栅后的出射光的不同波长的分量都互相平行传播。5、第一四分之一波片、第一二分之一波片、第二二分之一波片、第二四分之一波片都设置在可调节波片入射角度的波片架上，便于调节波片入射角度。6、第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带宽和中心波长可调节的激光器，其特征在于包括有泵浦源(1)，所述泵浦源(1)输出端顺次连接有泵浦保护器(2)、泵浦合束器(3)、增益光纤(5)、以及第一准直器(7)，所述第一准直器(7)的出射光通过第一四分之一波片(8)、第一二分之一波片(9)后入射到第一偏振分光立方(10)中，所述第一偏振分光立方(10)的透射分束端输出的光经过法拉第旋转镜(11)、第二二分之一波片(12)后入射到第二偏振分光立方(13)中，所述第二偏振分光立方(13)的反射分束端输出的光入射到透射光栅(15)中，所述透射光栅(15)后侧设有用于将经透射光栅(15)的衍射光平行反射回透射光栅(15)的反射面互相垂直的角镜对(14)，所述角镜对(14)能够相对其入射光方向平移，所述透射光栅(15)前侧设有用于将第二次经透射光栅(15)的衍射光转向输出的反射镜(16)，所述反射镜(16)转向输出的光经过第二四分之一波片(17)入射到第二准直器(18)中，所述第二准直器(18)输出端与泵浦合束器(3)一输入端连接，所述第二准直器(18)能够相对其入射光的垂直方向平移，其中，所述第一偏振分光立方(10)的反射分束端作为光纤激光器的输出端。...

【技术特征摘要】
1.一种带宽和中心波长可调节的激光器，其特征在于包括有泵浦源(I)，所述泵浦源(I)输出端顺次连接有泵浦保护器(2)、泵浦合束器(3)、增益光纤(5)、以及第一准直器(7)，所述第一准直器(7)的出射光通过第一四分之一波片(8)、第一二分之一波片(9)后入射到第一偏振分光立方(10)中，所述第一偏振分光立方(10)的透射分束端输出的光经过法拉第旋转镜(11)、第二二分之一波片(12)后入射到第二偏振分光立方(13)中，所述第二偏振分光立方(13)的反射分束端输出的光入射到透射光栅(15)中,所述透射光栅(15)后侧设有用于将经透射光栅(15)的衍射光平行反射回透射光栅(15)的反射面互相垂直的角镜对(14)，所述角镜对(14)能够相对其入射光方向平移，所述透射光栅(15)前侧设有用于将第二次经透射光栅(15)的衍射光转向输出的反射镜(16)，所述反射镜(16)转向输出的光经过第二四分之一波片(17)入射到第二准直器(18)中，所述第二准直器(18)输出端与泵浦合束器(3) —输入端连接，所述第二准直器(18)能够相对其入射光的垂直方向平移，其中，所述第一偏振分光立方(10)的反射分束端作为光纤激光器的输出端。2.根据权利要求1所述的一种带宽和中心波长可调节的激光器，其特征在于所述第一四分之一波片(8)、第一二分之一波片(9)、第二四分之一波片(17)都设置在可调节波片入射角度的波片架上...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志刚，朱海波，
申请(专利权)人：广东量泽激光技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44