可调谐拉曼光纤激光器的制作方法

本技术涉及一种可调谐拉曼光纤激光器，属于激光器。

背景技术：

1、激光雷达、激光显示、大气遥感、非线性频率转换等领域对特殊波长的脉冲激光器有着明确的需求，而常规的增益光纤yb、er的发射光谱范围分别在900～1100nm和1530～1610nm波段，覆盖的波长有限，难以满足一些特殊应用的需求。而光纤中的拉曼效应可以将一个光场的能量转移到另一个光场，因此可以运用激光在光纤传输产生的非线性效益来拓展激光器的波长，如石英光纤中的拉曼增益的频率带宽高达40thz，只需选择合适的泵浦波长就能在拉曼增益带宽范围内获得需要的波长。

2、目前拉曼激光器主要采用两种手段：

3、1)采用半导体材料发射，如砷化镓发射波长范围970～1340nm，而这种半导体输出难以同时满足高功率和基模输出，一般基模只支持百毫瓦输出，而瓦级以上只能支持多模输出，工艺复杂成本高；

4、2)采用特殊晶体如金刚石作为拉曼介质，而金刚石制作工艺及应用要求限制，所用金刚石晶体横界面积较小，对于输入光斑尺寸和光学设计要求极其苛刻；其次该激光器需采用空间谐振腔结构振荡输出，腔体镀特殊波长膜，成本较高，且空间腔体结构长期稳定性较差。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种可调谐拉曼光纤激光器，实现脉宽、波长可调。

2、本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

3、可调谐拉曼光纤激光器，特点是：包含脉冲种子源单元、泵浦源一、泵浦源二、分束器一、合束器一、合束器二、n阶拉曼增益光纤、n-1阶拉曼增益光纤以及能量合束器，脉冲种子源单元的输出端衔接分束器一，由分束器一分成两束功率不同的种子光，分束器一的一路输出端连接合束器一的输入端，泵浦源一的输出端连接合束器一的输入端，合束器一的输出端连接增益光纤一，增益光纤一连接n阶拉曼增益光纤，n阶拉曼增益光纤连接隔离器一的输入端，隔离器一的输出端连接能量合束器的输入端；分束器一的另一路输出端连接至合束器二的输入端，泵浦源二的输出端连接合束器二的输入端，合束器二的输出端连接增益光纤二，增益光纤二连接n-1阶拉曼增益光纤，n-1阶拉曼增益光纤连接隔离器二的输入端，隔离器二的输出端连接能量合束器的输入端；能量合束器的输出端连接拉曼增益光纤，拉曼增益光纤的输出光路上设有滤波器一。

4、进一步地，上述的可调谐拉曼光纤激光器，其中，增益光纤一是双包层纤芯直径10/125um、20/130um、30/250um的掺镱、铒离子保偏光纤或非保偏光纤；

5、增益光纤二是双包层纤芯直径10/125um、20/130um、30/250um的掺镱、铒离子保偏光纤或非保偏光纤；

6、n阶拉曼增益光纤是纤芯直径10um、20um、30um的纯石英或掺锗、硼、磷离子保偏光纤或非保偏光纤；

7、n-1阶拉曼增益光纤是纤芯直径10um、20um、30um的纯石英或掺锗、硼、磷离子保偏光纤或非保偏光纤；

8、拉曼增益光纤是纤芯直径10um、20um、30um的纯石英或掺锗、硼、磷离子保偏光纤或非保偏光纤。

9、进一步地，上述的可调谐拉曼光纤激光器，其中，滤波器一是中心波长为n阶拉曼激光的带宽滤波器，中心波长为1116nm、1168nm、1175nm、1220nm、1128nm、1189nm、1400nm、1514nm、1739nm，等带宽为0.1～10nm的滤波片。

10、进一步地，上述的可调谐拉曼光纤激光器，其中，脉冲种子源单元包括激光器谐振腔以及置于腔外的调制器一，激光器谐振腔包含泵浦源三、合束器三、增益光纤三、分束器二、准直器一、滤波器二以及隔离器三，泵浦源三的输出端连接合束器三的输入端，合束器三的输出端连接增益光纤三，增益光纤三连接至分束器二，分束器二部分激光作为输出激光端，分束器二另一端与准直器一连接，滤波器二置于准直器一内，准直器一与隔离器三连接，隔离器三控制光的单向传输，调制器一调制脉冲输出。

11、进一步地，上述的可调谐拉曼光纤激光器，其中，增益光纤三是双包层纤芯直径10/125um、20/130um、30/250um的掺镱、铒离子保偏光纤或非保偏光纤。

12、进一步地，上述的可调谐拉曼光纤激光器，其中，准直器一是u型准直器，两端间距为38mm、89mm、96mm，两端镀减反射射膜波长范围为600nm～1050nm或1050nm～1620nm；

13、隔离器三是中心波长范围600nm～1620nm，隔离度大于25db的隔离器；

14、调制器一是声光调制器或电光调制器。

15、进一步地，上述的可调谐拉曼光纤激光器，其中，滤波器二是中心波长范围600nm～1620nm，带宽0.1nm、1nm、2nm、3nm的镜片滤波器或光栅滤波器

16、进一步地，上述的可调谐拉曼光纤激光器，其中，脉冲种子源单元包括激光器谐振腔以及置于腔外的调制器二，激光器谐振腔包含泵浦源四、合束器四、增益光纤四、准直器二和滤波器三，泵浦源四的输出端连接合束器四的输入端，合束器四的输出端连接增益光纤四，增益光纤四连接准直器二，滤波器三置于准直器二内，合束器四的一端光纤上镀高反射膜，准直器二的一端镀低反射膜，高反射膜和低反射膜形成谐振腔使激光形成振荡放大，调制器二将连续光调制为脉冲光。

17、进一步地，上述的可调谐拉曼光纤激光器，其中，高反射膜是带宽600nm～1620nm、反射率>99％的反射膜；低反射膜是带宽600nm～1620nm、反射率10％～90％可选的反射膜。

18、进一步地，上述的可调谐拉曼光纤激光器，其中，增益光纤四是双包层纤芯直径10/125um、20/130um、30/250um的掺镱、铒离子保偏光纤或非保偏光纤；

19、准直器二是u型准直器，两端间距为38mm、89mm、96mm，两端镀减反射射膜波长范围为600nm～1050nm或1050nm～1620nm；

20、调制器二是声光调制器或电光调制器；

21、滤波器三是中心波长600nm～1620nm，带宽0.1nm、1nm、2nm、3nm的镜片滤波器或光栅滤波器。

22、本实用新型与现有技术相比具有显著的优点和有益效果，具体体现在以下方面：

23、本实用新型提供脉宽、波长可调的拉曼光纤激光器，当脉冲峰值达到光纤拉曼阈值后，光场的能量将由基频光转换成拉曼光，通过选择合适的滤波器选择波长和调制器调制不同宽度的脉冲作为基频种子光，功率放大后经过拉曼频移获得增益光纤光谱外的拉曼脉冲光，实现波长可调节、脉宽可调节，且具有功率大、转换效率高、热效应小等优点。

24、本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型具体实施方式了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

技术特征：

1.可调谐拉曼光纤激光器，其特征在于：包含脉冲种子源单元(1)、泵浦源一(3)、泵浦源二(6)、分束器一(2)、合束器一(4)、合束器二(11)、n阶拉曼增益光纤(7)、n-1阶拉曼增益光纤(13)以及能量合束器(9)，脉冲种子源单元(1)的输出端衔接分束器一(2)，由分束器一(2)分成两束功率不同的种子光，分束器一(2)的一路输出端连接合束器一(4)的输入端，泵浦源一(3)的输出端连接合束器一(4)的输入端，合束器一(4)的输出端连接增益光纤一(5)，增益光纤一(5)连接n阶拉曼增益光纤(7)，n阶拉曼增益光纤(7)连接隔离器一(8)的输入端，隔离器一(8)的输出端连接能量合束器(9)的输入端；分束器一(2)的另一路输出端连接至合束器二(11)的输入端，泵浦源二(6)的输出端连接合束器二(11)的输入端，合束器二(11)的输出端连接增益光纤二(12)，增益光纤二(12)连接n-1阶拉曼增益光纤(13)，n-1阶拉曼增益光纤(13)连接隔离器二(14)的输入端，隔离器二(14)的输出端连接能量合束器(9)的输入端；能量合束器(9)的输出端连接拉曼增益光纤(10)，拉曼增益光纤(10)的输出光路上设有滤波器一(15)。

2.根据权利要求1所述的可调谐拉曼光纤激光器，其特征在于：增益光纤一(5)是双包层纤芯直径10/125um、20/130um、30/250um的掺镱、铒离子保偏光纤或非保偏光纤；

3.根据权利要求1所述的可调谐拉曼光纤激光器，其特征在于：滤波器一(15)是中心波长为n阶拉曼激光的带宽滤波器，中心波长为1116nm、1168nm、1175nm、1220nm、1128nm、1189nm、1400nm、1514nm、1739nm，等带宽为0.1～10nm的滤波片。

4.根据权利要求1所述的可调谐拉曼光纤激光器，其特征在于：脉冲种子源单元(1)包括激光器谐振腔以及置于腔外的调制器一(108)，激光器谐振腔包含泵浦源三(101)、合束器三(102)、增益光纤三(103)、分束器二(104)、准直器一(105)、滤波器二(106)以及隔离器三(107)，泵浦源三(101)的输出端连接合束器三(102)的输入端，合束器三(102)的输出端连接增益光纤三(103)，增益光纤三(103)连接至分束器二(104)，分束器二(104)部分激光作为输出激光端，分束器二(104)另一端与准直器一(105)连接，滤波器二(106)置于准直器一(105)内，准直器一(105)与隔离器三(107)连接，隔离器三(107)控制光的单向传输，调制器一(108)调制脉冲输出。

5.根据权利要求4所述的可调谐拉曼光纤激光器，其特征在于：增益光纤三(103)是双包层纤芯直径10/125um、20/130um、30/250um的掺镱、铒离子保偏光纤或非保偏光纤。

6.根据权利要求4所述的可调谐拉曼光纤激光器，其特征在于：准直器一(105)是u型准直器，两端间距为38mm、89mm、96mm，两端镀减反射射膜波长范围为600nm～1050nm或1050nm～1620nm；

7.根据权利要求4所述的可调谐拉曼光纤激光器，其特征在于：滤波器二(106)是中心波长范围600nm～1620nm，带宽0.1nm、1nm、2nm、3nm的镜片滤波器或光栅滤波器。

8.根据权利要求1所述的可调谐拉曼光纤激光器，其特征在于：脉冲种子源单元(1)包括激光器谐振腔以及置于腔外的调制器二(208)，激光器谐振腔包含泵浦源四(201)、合束器四(203)、增益光纤四(204)、准直器二(205)和滤波器三(206)，泵浦源四(201)的输出端连接合束器四(203)的输入端，合束器四(203)的输出端连接增益光纤四(204)，增益光纤四(204)连接准直器二(205)，滤波器三(206)置于准直器二(205)内，合束器四(203)的一端光纤上镀高反射膜(202)，准直器二(205)的一端镀低反射膜(207)，高反射膜(202)和低反射膜(207)形成谐振腔使激光形成振荡放大，调制器二(208)将连续光调制为脉冲光。

9.根据权利要求8所述的可调谐拉曼光纤激光器，其特征在于：高反射膜(202)是带宽600nm～1620nm、反射率>99％的反射膜；低反射膜(207)是带宽600nm～1620nm、反射率10％～90％可选的反射膜。

10.根据权利要求8所述的可调谐拉曼光纤激光器，其特征在于：增益光纤四(204)是双包层纤芯直径10/125um、20/130um、30/250um的掺镱、铒离子保偏光纤或非保偏光纤；

技术总结本技术涉及可调谐拉曼光纤激光器，脉冲种子源单元的输出端衔接分束器一，分束器一的一路输出端连接合束器一的输入端，泵浦源一的输出端连接合束器一的输入端，合束器一的输出端连接增益光纤一，增益光纤一连接n阶拉曼增益光纤，n阶拉曼增益光纤连接隔离器一的输入端；分束器一的另一路输出端连接合束器二的输入端，泵浦源二的输出端连接合束器二的输入端，合束器二的输出端连接增益光纤二，增益光纤二连接n‑1阶拉曼增益光纤，n‑1阶拉曼增益光纤连接隔离器二的输入端，隔离器一的输出端和隔离器二的输出端连接能量合束器的输入端；能量合束器的输出端连接拉曼增益光纤，拉曼增益光纤的输出光路设有滤波器一。实现脉宽、波长可调节。技术研发人员：赵裕兴,卢建新受保护的技术使用者：苏州贝林激光有限公司技术研发日：20231129技术公布日：2024/7/9