一种脉冲时域倍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，具体涉及一种脉冲时域倍频光纤激光器。


背景技术：

2.高平均功率脉冲激光在光通讯、光传感、航空航天、生命科学以及工业等领域有着广泛的应用。脉冲激光高平均功率的获得主要受限于光纤的非线性效应，而非线性效应由最高脉冲峰值功率决定。在脉冲宽度一定的情况下，为了实现脉冲激光的高平均功率输出，需要将脉冲激光重复频率提高，进而实现高平均功率脉冲激光放大输出。现有技术中用于提高重复频率的光路结构复杂，容错率低。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种脉冲时域倍频光纤激光器，能够以简单的结构实现脉冲重复频率的提高。
4.为达到上述目的，本实用新型提供了一种脉冲时域倍频光纤激光器，其包括沿光路依次连接的种子源、分束器、至少两个光学支路、合束器、包层光剥离器和石英输出头，每个光学支路包括沿光路依次连接的无源光纤、全光纤式光纤脉冲延迟器、(n 1)*1合束器和增益光纤，每个光学支路还包括与(n 1)*1合束器连接的泵浦源；种子源输出的脉冲种子光被分束器等功率比分成至少两束后，分别输入到对应的光学支路中，经无源光纤和全光纤式光纤脉冲延迟器延迟并经增益光纤放大后经合束器合束，合束后的时域倍频脉冲输入到包层光剥离器后经石英输出头输出。
5.优选地，无源光纤为单包层光纤，当分束器将脉冲种子光等功率比分成m束时，各光学支路中无源光纤的长度为lq＝l q*c/(m*f*n)，其中m为大于等于2的正整数，q为小于等于m-1的整数，c代表光速，n代表纤芯折射率，f代表脉冲种子光的重复频率，l为各光学支路中长度最短的无源光纤的长度。
6.优选地，无源光纤起到粗时间延迟的作用；全光纤式光纤脉冲延迟器用于精确调节时间延迟。
7.优选地，分束器将脉冲种子光等功率比分成3束。
8.优选地，种子源为调q脉冲激光器或者增益调制脉冲激光器。
9.优选地，分束器为拉锥式耦合器。
10.优选地，泵浦源为915nm或者976nm波长激光二极管。
11.优选地，增益光纤为双包层有源光纤，增益光纤掺杂有稀土离子，稀土离子为yb3 、er3 、tm3 、ho3 和lu3 中的一种或者组合。
12.本实用新型的有益效果在于，通过分束和时域延迟相结合的方式来实现脉冲重复频率的提高，进而实现高平均功率脉冲激光放大输出，光路结构简单。利用无源光纤和全光纤式光纤脉冲延迟器相结合的方式实现了各光路的精确延迟。
附图说明
13.图1是本实用新型的脉冲时域倍频激光器的结构示意图。
14.图中：1-种子源、2-分束器、3-(n 1)*1合束器、4-泵浦源、5-合束器。
具体实施方式
15.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
16.如图1所示，本实用新型提出了一种脉冲时域倍频光纤激光器，包括沿光路依次连接的种子源1、分束器2、至少两个光学支路、合束器5、包层光剥离器cps1和石英输出头output，每个光学支路包括沿光路依次连接的无源光纤pf、全光纤式光纤脉冲延迟器td、(n 1)*1合束器3和增益光纤af1，每个光学支路还包括(n 1)*1合束器3连接的泵浦源4。
17.种子源1输出的脉冲种子光被分束器2等功率比分成至少两束后，分别输入到一个光学支路中，经延迟和放大后经合束器5合束，合束后的时域倍频脉冲输入到包层光剥离器后经石英输出头输出。
18.其中，无源光纤起到粗时间延迟的作用；全光纤式光纤脉冲延迟器用于精确调节时间延迟。包层光剥离器用于剥离包层光。
19.实施例1：
20.在实施例1中，分束器2将脉冲种子光等功率比分成三束。其中，种子源1为调q脉冲激光器或者增益调制脉冲激光器，种子源1的脉冲重复频率为f。种子源1的输出光纤为单模单包层光纤，输出光纤的类型为6/125/0.12。分束器2为1分3拉锥式耦合器，分束比例为1:1:1，分束器2的输入和输出光纤均为单包层光纤，光纤类型为6/125/0.12。
21.无源光纤pf、pf1、pf2为单包层光纤，光纤类型为6/125/0.12。pf长度为l，pf1长度为l1，pf2长度为l2。l1＝l c/(3*f*n)，l2＝l 2*c/(3*f*n)，其中c代表光速，n代表纤芯折射率。在其他实施例中，当分束器2将脉冲种子光等功率比分成m束时，则lq＝l q*c/(m*f*n)，m为大于等于2的正整数，q为小于等于m-1的整数。
22.(n 1)*1合束器3为中心纤双包层6/125/0.12无源光纤，泵浦纤为105/125光纤。泵浦源4为915nm或者976nm波长激光二极管，输出尾纤为105/125光纤。增益光纤为6/125/0.12双包层有源光纤。在一些实施例中，增益光纤掺杂有稀土离子，稀土离子可为yb
3
、er
3
、tm
3
、ho
3
或lu
3
等中的一种或者组合。
23.合束器5为3*1信号合束器，信号纤为双包层6/125/0.12无源光纤。包层光剥离器的光纤类型为50/125/0.12。石英输出头的光纤类型为50/125/0.12。
24.以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。


技术特征：
1.一种脉冲时域倍频光纤激光器，其特征在于，所述脉冲时域倍频光纤激光器包括沿光路依次连接的种子源(1)、分束器(2)、至少两个光学支路、合束器(5)、包层光剥离器和石英输出头，每个光学支路包括沿光路依次连接的无源光纤、全光纤式光纤脉冲延迟器、(n 1)*1合束器(3)和增益光纤，每个光学支路还包括与所述(n 1)*1合束器(3)连接的泵浦源(4)；所述种子源(1)输出的脉冲种子光被所述分束器(2)等功率比分成至少两束后，分别输入到对应的光学支路中，经所述无源光纤和全光纤式光纤脉冲延迟器延迟并经所述增益光纤放大后经所述合束器(5)合束，合束后的时域倍频脉冲输入到所述包层光剥离器后经所述石英输出头输出。2.根据权利要求1所述的脉冲时域倍频光纤激光器，其特征在于，所述无源光纤为单包层光纤，当所述分束器(2)将所述脉冲种子光等功率比分成m束时，各光学支路中无源光纤的长度为lq＝l q*c/(m*f*n)，其中m为大于等于2的正整数，q为小于等于m-1的整数，c代表光速，n代表纤芯折射率，f代表所述脉冲种子光的重复频率，l为各光学支路中长度最短的无源光纤的长度。3.根据权利要求1所述的脉冲时域倍频光纤激光器，其特征在于，所述无源光纤起到粗时间延迟的作用；所述全光纤式光纤脉冲延迟器用于精确调节时间延迟。4.根据权利要求1所述的脉冲时域倍频光纤激光器，其特征在于，所述分束器(2)将所述脉冲种子光等功率比分成3束。5.根据权利要求1所述的脉冲时域倍频光纤激光器，其特征在于，所述种子源(1)为调q脉冲激光器或者增益调制脉冲激光器。6.根据权利要求1所述的脉冲时域倍频光纤激光器，其特征在于，所述分束器(2)为拉锥式耦合器。7.根据权利要求1所述的脉冲时域倍频光纤激光器，其特征在于，所述泵浦源(4)为915nm或者976nm波长激光二极管。8.根据权利要求1所述的脉冲时域倍频光纤激光器，其特征在于，所述增益光纤为双包层有源光纤，所述增益光纤掺杂有稀土离子，稀土离子为yb
3
、er
3
、tm
3
、ho
3
和lu
3
中的一种或者组合。

技术总结
本实用新型公开了一种脉冲时域倍频光纤激光器。采用分束器将脉冲种子光等功率比分束后，分别将每一路种子光进行延迟和放大，再进行合束，提高了输出脉冲的重复频率，从而实现了高平均功率脉冲激光输出。利用无源光纤和全光纤式光纤脉冲延迟器相结合的方式实现了各光路的精确延迟。光路的精确延迟。光路的精确延迟。


技术研发人员：王燕档 刘进辉 丁建武
受保护的技术使用者：光惠（上海）激光科技有限公司
技术研发日：2021.12.31
技术公布日：2022/5/10