一種用于光纖激光器的機(jī)械調(diào)q系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于光纖激光器的機(jī)械調(diào)Q系統(tǒng)，其特征在于包括帶尾纖的泵浦半導(dǎo)體激光器，它的輸出尾纖連接于光纖合束器的泵浦輸入端口，光纖合束器的輸出光纖端口連接高反光纖布拉格光柵，光柵的另一端與摻鐿雙包層光纖焊接在一起，摻鐿雙包層光纖的另一端與寫制于保偏光纖上的低反光纖布拉格光柵相焊接，摻鐿雙包層光纖與低反光纖布拉格光柵間有調(diào)制激光器脈沖輸出的機(jī)械調(diào)Q系統(tǒng)，機(jī)械調(diào)Q系統(tǒng)中的壓電元件由驅(qū)動電路控制，調(diào)制信號驅(qū)動電路用來驅(qū)動壓電元件周期性按壓腔內(nèi)光纖以調(diào)制腔內(nèi)光的偏振方向，低反光纖布拉格光柵另一端為光纖激光器的輸出端，具有高調(diào)制頻率；調(diào)制距離可精密控制；調(diào)制特性可用機(jī)械設(shè)計改變；良好的可靠性等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種用于光纖激光器的機(jī)械調(diào)Q系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種脈沖輸出光纖激光器，尤其是一種單頻脈沖型摻鐿全光纖激光器系統(tǒng)的機(jī)械調(diào)Q系統(tǒng)，屬于光纖及激光【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]光纖激光器是以摻雜稀土元素的光纖為增益介質(zhì)的激光器，通過摻雜不同的稀土元素，如餌(Er)，鎰(Yb)，銩(Tm)，鈥(Ho)，釹(Nd)等，光纖激光器的工作波段覆蓋了從紫外到中紅外。與其他激光器相比，光纖激光器具有激光工作閾值低，能量轉(zhuǎn)化率高、輸出光束質(zhì)量好、結(jié)構(gòu)緊湊穩(wěn)定、無需光路調(diào)整、散熱性能好、壽命長和無需維護(hù)等鮮明特點(diǎn)，因此得到快速發(fā)展以及廣泛地應(yīng)用。
[0003]相比于連續(xù)型光纖激光器，脈沖型的光纖激光器能提供相對高的峰值功率和脈沖能量，更有利于在很多領(lǐng)域的應(yīng)用，比如深度打標(biāo)，非線性光學(xué)等。因此研制一種高功率脈沖型全光纖激光器并將其產(chǎn)業(yè)化具有重要的經(jīng)濟(jì)效益及社會效益。
[0004]以往的機(jī)械調(diào)Q系統(tǒng)存在如下問題:1.調(diào)制效果隨頻率變化；2.調(diào)制頻率范圍低；3.調(diào)制效果隨時間變化；4.每一設(shè)計調(diào)制效果不易預(yù)測；5.調(diào)制效果不易重復(fù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明克服了以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，運(yùn)行可靠，調(diào)制性能優(yōu)良的用于光纖激光器的機(jī)械調(diào)Q系統(tǒng)。
[0006]一種用于光纖激光器的機(jī)械調(diào)Q系統(tǒng)，包括連續(xù)光纖激光器1和調(diào)Q系統(tǒng)2兩部分，其特征在于連續(xù)光纖激光器1包括:帶尾纖的泵浦半導(dǎo)體激光器3，它的輸出尾纖連接于光纖合束器4的泵浦輸入端口，光纖合束器4的輸出光纖端口連接高反光纖布拉格光柵5，光柵5的另一端與摻鐿雙包層光纖6焊接在一起，摻鐿雙包層光纖6的另一端與寫制于保偏光纖上的低反光纖布拉格光柵7相焊接，摻鐿雙包層光纖6與低反光纖布拉格光柵7間有調(diào)制激光器脈沖輸出的機(jī)械調(diào)Q系統(tǒng)8，機(jī)械調(diào)Q系統(tǒng)8中的壓電元件由驅(qū)動電路9控制，調(diào)制信號驅(qū)動電路9用來驅(qū)動壓電元件周期性按壓腔內(nèi)光纖以調(diào)制腔內(nèi)光的偏振方向，低反光纖布拉格光柵7另一端為光纖激光器的輸出端。
[0007]本發(fā)明采用機(jī)械結(jié)構(gòu)與壓電陶瓷的結(jié)合方式，對壓電陶瓷實(shí)現(xiàn)預(yù)壓，大大提高了調(diào)Q的頻率上限。
[0008]本發(fā)明針對需要實(shí)現(xiàn)對壓電元件的預(yù)壓不同的設(shè)計，大大提高了調(diào)Q系統(tǒng)的設(shè)計靈活性?？梢詫?shí)現(xiàn)以往不可能的設(shè)計，機(jī)械設(shè)計減少了系統(tǒng)的機(jī)械復(fù)雜性，大大提高了不同頻率下的調(diào)Q效果的恒定性，使其具有尚調(diào)制頻率；調(diào)制距尚可精密控制；調(diào)制特性可用機(jī)械設(shè)計改變；良好的可靠性等優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明的一種示意圖。
[0010]圖2是本發(fā)明機(jī)械調(diào)Q的一種結(jié)構(gòu)示意截面圖。
[0011]圖3是圖2的A處放大圖。
[0012]圖4是解釋本發(fā)明原理的彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)示意圖。
[0013]圖5是彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)的特性曲線示意圖。
[0014]圖6是一種機(jī)械調(diào)Q設(shè)計位移-頻率特性曲線示意圖。
[0015]圖7是本發(fā)明輸出的激光脈沖示意圖。
[0016]圖中標(biāo)記:連續(xù)光纖激光器1，調(diào)Q系統(tǒng)2，帶尾纖半導(dǎo)體泵浦激光器3，光纖合束器(combiner or WDM) 4，高反射率光纖布拉格光柵5，摻鐿雙包層光纖6，調(diào)Q系統(tǒng)7、壓電元件調(diào)制信號驅(qū)動電路8，低反射率光纖布拉格光柵9，壓頭101，墊片102，壓電元件103，拉伸桿104，球面墊圈105，調(diào)節(jié)墊圈106，壓板107，螺釘108，機(jī)座109，激光器光纖202，基板201。

【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖圣本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0018]一種用于光纖激光器的機(jī)械調(diào)Q系統(tǒng)，包括連續(xù)光纖激光器I和調(diào)Q系統(tǒng)2兩部分，其特征在于連續(xù)光纖激光器I包括:帶尾纖的泵浦半導(dǎo)體激光器3，它的輸出尾纖連接于光纖合束器4的泵浦輸入端口，光纖合束器4的輸出光纖端口連接高反光纖布拉格光柵5，光柵5的另一端與摻鐿雙包層光纖6焊接在一起，摻鐿雙包層光纖6的另一端與寫制于保偏光纖上的低反光纖布拉格光柵7相焊接，摻鐿雙包層光纖6與低反光纖布拉格光柵7間有調(diào)制激光器脈沖輸出的機(jī)械調(diào)Q系統(tǒng)8，機(jī)械調(diào)Q系統(tǒng)8中的壓電元件由驅(qū)動電路9控制，調(diào)制信號驅(qū)動電路9用來驅(qū)動壓電元件周期性按壓腔內(nèi)光纖以調(diào)制腔內(nèi)光的偏振方向，低反光纖布拉格光柵7另一端為光纖激光器的輸出端。
[0019]如圖2所示，一種由多個構(gòu)件組裝而成的機(jī)械調(diào)Q系統(tǒng)。零件包括:壓頭101，墊片102，壓電元件103，拉伸桿104，球面墊圈105，調(diào)節(jié)墊圈106，壓板107，螺釘108和機(jī)座109。其中壓頭101，拉伸桿104和機(jī)座109為同一機(jī)械零件的不同部分。調(diào)Q過程中壓電元件103受電流驅(qū)動在縱向改變長度，從而造成壓頭101上下運(yùn)動。以上所述系統(tǒng)對應(yīng)圖1中的7。
[0020]激光器光纖202，(對應(yīng)圖(I)中的6)被固定在基板201上的U形槽中。前述調(diào)Q系統(tǒng)與連續(xù)光纖激光器的基板201結(jié)合時，設(shè)計要求上述壓頭101位于距離激光器光纖202上方接近的位置。在壓電元件103受驅(qū)動電流作用伸縮時，上述壓頭101上下運(yùn)動。激光器光纖202因在壓頭101的沖程范圍內(nèi)受到擠壓，從而達(dá)到激光器調(diào)Q的效果。
[0021]具體設(shè)計原理如下:
為實(shí)現(xiàn)高頻穩(wěn)定調(diào)制，本發(fā)明將以往復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)變?yōu)楹唵蔚膹椈?質(zhì)量系統(tǒng)，見圖4。其中質(zhì)量301對應(yīng)壓頭101。它的質(zhì)量為m。彈簧302對應(yīng)拉伸桿104?？偣菜母鞐U，彈性系數(shù)為k。壓電元件103的效果被簡化為按正玄方程變化的力303。304為簡單彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)的固定點(diǎn)，對應(yīng)基座109。
[0022]圖5顯示的是帶衰減的彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)(圖4)的特征曲線。可以看到在頻率較低的區(qū)域305，位移不隨頻率改變。然后位移隨頻率升高增加，當(dāng)頻率為共振頻率306時，位移達(dá)到最高點(diǎn)。然后隨頻率降低。本發(fā)明的頻率調(diào)制范圍是在相對不變的低頻區(qū)域305。為了增加可應(yīng)用的頻率上限，設(shè)計的目標(biāo)是提高共振頻率。共振頻率Fn的計算公式為: Fn=l/2 π sqrt (k/m)，其中k為彈簧的彈性系數(shù)，m為質(zhì)量。
[0023]由此可見在設(shè)計中要提高共振頻率需要增加彈性系數(shù)k，減少質(zhì)量m。
[0024]圖6顯示的是本發(fā)明的一種實(shí)現(xiàn)的調(diào)制特性曲線。可以看到在低頻范圍位移不隨頻率變化?？捎谜{(diào)制頻率范圍為0~50000Hz。共振頻率為大約700000Hz。如上所述，本發(fā)明可以通過改變機(jī)械設(shè)計調(diào)節(jié)共振頻率和調(diào)制范圍。
[0025]圖7顯示的是本發(fā)明輸出的激光脈沖示意。
[0026]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于它應(yīng)用于單頻全光纖化的脈沖激光系統(tǒng)，具有優(yōu)良的調(diào)制特性，穩(wěn)定可靠，維護(hù)簡單。
【權(quán)利要求】
1.一種用于光纖激光器的機(jī)械調(diào)Q系統(tǒng)，包括連續(xù)光纖激光器和調(diào)Q系統(tǒng)兩部分，其特征在于連續(xù)光纖激光器包括:帶尾纖的泵浦半導(dǎo)體激光器，它的輸出尾纖連接于光纖合束器的泵浦輸入端口，光纖合束器的輸出光纖端口連接高反光纖布拉格光柵，光柵的另一端與摻鐿雙包層光纖焊接在一起，摻鐿雙包層光纖的另一端與寫制于保偏光纖上的低反光纖布拉格光柵相焊接，摻鐿雙包層光纖與低反光纖布拉格光柵間有調(diào)制激光器脈沖輸出的機(jī)械調(diào)Q系統(tǒng)，機(jī)械調(diào)Q系統(tǒng)中的壓電元件由驅(qū)動電路控制，調(diào)制信號驅(qū)動電路用來驅(qū)動壓電元件周期性按壓腔內(nèi)光纖以調(diào)制腔內(nèi)光的偏振方向，低反光纖布拉格光柵另一端為光纖激光器的輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于光纖激光器的機(jī)械調(diào)Q系統(tǒng)，其特征在于采用機(jī)械結(jié)構(gòu)與壓電陶瓷的結(jié)合方式對壓電陶瓷實(shí)現(xiàn)預(yù)壓。
【文檔編號】H01S3/11GK104466638SQ201410769979
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月15日
【發(fā)明者】汪左瀾, 史偉 申請人:山東海富光子科技股份有限公司