專利名稱：一種多波長被動調(diào)q激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光被動調(diào)Q技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及可同時(shí)輸出兩個(gè)或兩個(gè)以上不同波長的光脈沖的被動調(diào)Q激光器。
背景技術(shù)：
調(diào)Q激光器因其較高的脈沖功率和相對較短的脈沖寬度，在光通信系統(tǒng)、傳感和醫(yī)藥領(lǐng)域有著潛在的應(yīng)用前景，吸引了眾多的關(guān)注。在調(diào)Q激光技術(shù)中，兩種主要的方法有主動調(diào)Q和被動調(diào)Q。主動調(diào)Q激光器結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本較高。相反,被動調(diào)Q激光器則展現(xiàn)了結(jié)構(gòu)簡單緊湊和低成本的技術(shù)優(yōu)勢。不同于一般的僅僅輸出ー個(gè)中心波長的被動調(diào)Q激光器，多波長被動調(diào)Q脈沖激光器可以同時(shí)輸出兩個(gè)或兩個(gè)以上的不同中心波長的脈沖激光，這種激光器可以應(yīng)用于光學(xué)傳感、光信號處理和光通信系統(tǒng)。
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目前的多波長調(diào)Q光纖激光器主要包括兩種，一種采用非線性偏振旋轉(zhuǎn)技術(shù)，這種技術(shù)因?yàn)楣饫w的偏振態(tài)易受光纖環(huán)境的影響，脈沖不穩(wěn)定，因此不適合商業(yè)應(yīng)用；還有一種利用受激布里淵散射效應(yīng)，但采用這種系統(tǒng)的裝置較為復(fù)雜。迄今為止，本發(fā)明所提出的多波長被動調(diào)Q脈沖光纖激光器的方法還未見報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了ー種同時(shí)輸出兩個(gè)或兩個(gè)以上不同波長光脈沖的被動調(diào)Q激光器。在一個(gè)示例中，所述激光器由泵浦源、光諧振腔、増益介質(zhì)、被動調(diào)Q器件、耦合輸出器件組成，激光器內(nèi)不包含在増益介質(zhì)的增益譜范圍內(nèi)具有兩個(gè)或兩個(gè)以上透過峰的光濾波器或光濾波器組，光諧振腔內(nèi)的増益介質(zhì)具有兩個(gè)或兩個(gè)以上増益峰，同時(shí)輸出兩個(gè)或兩個(gè)以上的不同波長的調(diào)Q光脈沖。。在一個(gè)示例中，所述的泵浦源由泵浦光源和泵浦光耦合器件構(gòu)成，作用是為光諧振腔提供泵浦光，并將泵浦光耦合進(jìn)光諧振腔內(nèi)。在一個(gè)示例中，所述的泵浦光源包括半導(dǎo)體光源、染料光源、固體光源和氣體光源。在一個(gè)示例中，所述的增益介質(zhì)包括具有與泵浦光源發(fā)射譜相匹配的能級結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體、晶體、稀土材料摻雜玻璃和稀土材料摻雜光纖。在一個(gè)示例中，所述的被動調(diào)Q器件包括具有飽和吸收特性的半導(dǎo)體器件、光子晶體器件、非線性偏振旋轉(zhuǎn)相關(guān)元件構(gòu)成的器件、碳納米管材料器件和石墨烯材料器件。在一個(gè)示例中，所述的耦合輸出器件的作用是將腔內(nèi)固定比例的一部分光輸出到光諧振腔外，剰余部分光返回光諧振腔內(nèi)，耦合輸出器件包括光纖耦合器和分束鏡。在一個(gè)示例中，所述的激光器的兩個(gè)或兩個(gè)以上的調(diào)Q脈沖的重復(fù)頻隨功率變化。在一個(gè)示例中，所述的光諧振腔包括線型腔、折疊腔、環(huán)形腔和“8”字型腔。在一個(gè)示例中，所述的激光器通過改變泵浦光源功率的大小或者改變光諧振腔內(nèi)的損耗高低，調(diào)節(jié)增益介質(zhì)的特性，使得激光器在兩個(gè)或兩個(gè)以上的増益峰同時(shí)實(shí)現(xiàn)調(diào)Q脈沖輸出。本發(fā)明提出的ー種多波長被動調(diào)Q激光器可以同時(shí)或分別實(shí)現(xiàn)兩個(gè)及兩個(gè)以上不同波長脈沖輸出，該激光器具有以下優(yōu)點(diǎn)I.本發(fā)明所提供的激光器結(jié)構(gòu)簡單，相比單波長被動調(diào)Q激光器結(jié)構(gòu)，在腔內(nèi)無濾波器的情況下，通過控制腔內(nèi)的増益特性，就同時(shí)或者分別輸出兩個(gè)或兩個(gè)以上的不同波長的調(diào)Q光脈沖。2.本發(fā)明所提出的激光器操作簡單，容易實(shí)現(xiàn)，穩(wěn)定性高，可重復(fù)性好。在光諧振腔完成調(diào)Q，輸出穩(wěn)定脈沖之后，根據(jù)實(shí)際需求，只須調(diào)節(jié)泵浦光源功率或者改變光諧振腔內(nèi)的損耗高低，調(diào)節(jié)增益介質(zhì)的特性，就能實(shí)現(xiàn)調(diào)Q波長的切換。


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圖I是被動調(diào)Q脈沖激光器結(jié)構(gòu)示意圖。其中I為泵浦源，2為增益介質(zhì)，3為被動調(diào)Q器件，4為耦合輸出器件，5為光諧振腔。在光諧振腔內(nèi)的各器件位置可以調(diào)換，但是泵浦源要與増益介質(zhì)相鄰，保證其所產(chǎn)生的泵浦光不經(jīng)過其它器件，直接耦合進(jìn)入増益介質(zhì)。圖2是多波長被動調(diào)Q脈沖激光器的結(jié)構(gòu)圖。其中I為980nm半導(dǎo)體激光器，2為980nm/1550nm波分復(fù)用器,3為摻鉺光纖,4為光隔離器,5為偏振控制器,6為普通單模光纖，7為碳納米管/聚酰亞胺復(fù)合材料薄膜，8和9為光纖耦合器，10為濾波器，11為光譜分析儀，12為光探測器，13為示波器。圖3是在泵浦功率85mW吋，測量的輸出光的光譜圖。圖4是在泵浦功率85mW吋，測量的輸出光脈沖時(shí)域圖。
具體實(shí)施例方式本實(shí)施方式中，泵浦源包括作為泵浦光源的980nm半導(dǎo)體激光器和作為泵浦光耦合器件的980nm/1550nm波分復(fù)用器，光諧振腔為光纖單向環(huán)形腔，光諧振腔中的器件包括作為增益介質(zhì)的摻鉺光纖，作為被動調(diào)Q器件的碳納米管/聚酰亞胺復(fù)合材料薄膜，作為耦合輸出器件的光纖耦合器，光隔離器以及偏振控制器。摻鉺光纖在1530nm處的吸收系數(shù)為6. ldB/m,在1550nm處的群速度色散為-6. 5ps/km/nm,長度為4. 7m。碳納米管/聚酰亞胺復(fù)合材料薄膜具有飽和吸收特性，薄膜厚度為0. 058mm，其在1554nm處的損耗約8. 6dB。光纖耦合器的分光比是2:8，即有20%的光輸出到光諧振腔外，80%的光耦合進(jìn)入光諧振腔內(nèi)。光諧振腔內(nèi)的普通單模光纖長度為3. lm。輸出光進(jìn)入ー個(gè)1:9的光纖耦合器，10%的光進(jìn)入光譜分析儀記錄光譜，90%的光進(jìn)入濾波器，將1532nm和1558nm的兩路光分開，然后分別被光探測器探測后，進(jìn)入示波器觀察脈沖的時(shí)域波形。當(dāng)泵浦功率超過28mW后，1558nm處首先出現(xiàn)調(diào)Q脈沖，隨著泵浦功率增加，當(dāng)超過47mff后，1532nm波長處也出現(xiàn)調(diào)Q脈沖，此時(shí)激光器同時(shí)存在兩個(gè)調(diào)Q脈沖，附圖3和附圖4為當(dāng)泵浦功率為85mW時(shí)的輸出光譜圖和脈沖時(shí)域圖，。接下來我們測量了輸出脈沖的重復(fù)頻率和脈沖周期隨泵浦功率的變化曲線，如附圖4。
最后應(yīng)說明的是，以上各附圖中的實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的同時(shí)輸出兩個(gè)或兩個(gè)以上不同波長的光脈沖的被動調(diào)Q脈沖激光器，但非限制。盡管參照實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中?！?br> 權(quán)利要求
1.一種多波長被動調(diào)Q激光器，由泵浦源、光諧振腔、增益介質(zhì)、被動調(diào)Q器件、耦合輸出器件組成，激光器內(nèi)不包含在增益介質(zhì)的增益譜范圍內(nèi)具有兩個(gè)或兩個(gè)以上透過峰的光濾波器或光濾波器組，光諧振腔內(nèi)的增益介質(zhì)具有兩個(gè)或兩個(gè)以上增益峰，同時(shí)輸出兩個(gè)或兩個(gè)以上的不同波長的調(diào)Q光脈沖。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的激光器，其特征在于，泵浦源由泵浦光源和泵浦光耦合器件構(gòu)成，作用是為光諧振腔提供泵浦光，并將泵浦光耦合進(jìn)光諧振腔內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的泵浦光源，其特征在于，泵浦光源包括半導(dǎo)體光源、染料光源、固體光源和氣體光源。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的激光器，其特征在于，增益介質(zhì)包括具有與泵浦光源發(fā)射譜相匹配的能級結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體、晶體、稀土材料摻雜玻璃和稀土材料摻雜光纖。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的激光器，其特征在于，被動調(diào)Q器件包括具有飽和吸收特性的半導(dǎo)體器件、光子晶體器件、非線性偏振旋轉(zhuǎn)相關(guān)元件構(gòu)成的器件、碳納米管材料器件和石墨稀材料器件。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的激光器，其特征在于，耦合輸出器件的作用是將腔內(nèi)固定比例的一部分光輸出到光諧振腔外，剩余部分光返回光諧振腔內(nèi)，I禹合輸出器件包括光纖率禹合器和分束鏡。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的激光器，其特征在于，兩個(gè)或兩個(gè)以上的調(diào)Q脈沖的重復(fù)頻隨功率變化。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的激光器，其特征在于，光諧振腔包括線型腔、折疊腔、環(huán)形腔和“8”字形腔。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的激光器，其特征在于，通過改變泵浦光源功率的大小或者改變光諧振腔內(nèi)的損耗高低，調(diào)節(jié)增益介質(zhì)的特性，使得激光器在兩個(gè)或兩個(gè)以上的增益峰同時(shí)實(shí)現(xiàn)調(diào)Q脈沖輸出。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種同時(shí)輸出兩個(gè)或兩個(gè)以上不同波長光脈沖的被動調(diào)Q激光器。本發(fā)明所述激光器在光諧振腔內(nèi)不包含在增益介質(zhì)的增益譜范圍內(nèi)具有兩個(gè)或兩個(gè)以上透過峰的光濾波器或光濾波器組的情況下,利用光諧振腔內(nèi)的增益介質(zhì)具有兩個(gè)或兩個(gè)以上增益峰的特性，使兩個(gè)或兩個(gè)以上的增益峰同時(shí)處于調(diào)Q狀態(tài)，最后同時(shí)輸出兩個(gè)或兩個(gè)以上的不同波長的調(diào)Q光脈沖。
文檔編號H01S3/08GK102790349SQ201210268579
公開日2012年11月21日 申請日期2012年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月30日
發(fā)明者劉磊, 孫松松, 趙欣, 鄭錚 申請人:北京航空航天大學(xué)