CN104242039A - 一种小型倍频绿光光纤激光器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种小型倍频绿光光纤激光器，其构成包括半导体可饱和吸收镜SESAM，泵浦光剥离器，双包层掺镱光纤，泵浦合束器，准相位匹配的PPLN晶体，宽带光纤光栅，光纤准直器。PPLN晶体是温控封装的波导器件。本发明是全波导结构的光纤激光器，腔内倍频技术获得高效、宽带中心波长为532nm的激光，是一种小型化，结构紧凑，稳定性高，高倍频效率的光纤激光器，适用于激光投影机等应用领域的应用。
Description
技术领域
本发明涉及激光器领域，具体是一种小型倍频绿光光纤激光器。
背景技术
高效高光束质量的小型绿光激光器在工业加工，激光显示，医疗，水下通信等许多领域有着大量的需求，一般绿光激光是通过腔内或腔外的倍频掺钕固体激光器来实现，大多数固体激光器含有空间耦合器件，因而存在抗干扰性能差等缺点，并且块状掺钕增益介质(Nd:YAG,Nd:YVO4)在1μm波段的增益带宽都很窄(<1nm)，导致输出绿光倍频激光线宽在1nm以下，高相干性在照明系统中产生的激光散斑非常严重，特别是在激光显示中，激光散斑将严重影响用户对激光显示的高品质体验。光纤激光器具有转化效率高，光束质量好，热管理方便，结构紧凑等优点，能获得高功率，高光束质量的激光。
准相位匹配PPLN，可最大限度利用晶体的非线性系数，具有高效宽带的特点。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种新型的高效高光束质量的小型倍频绿光光纤激光器，激光器输出为小宽带的高重频脉冲绿光激光。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种小型倍频绿光光纤激光器，其特征在于：该激光器由半导体可饱和吸收镜SESAM、泵浦光剥离器、双包层掺镱光纤、泵浦合束器、PPLN晶体、宽带光纤光栅、光纤准直器组成，其中泵浦合束器的输入端将多个泵浦光源集合在一起形成一路输出，泵浦合束器的输出端与双包层掺镱光纤的一端相连接，通过泵浦合束器集合起来的泵浦光，通过泵浦合束器的输出端进入双包层掺镱光纤，对双包层掺镱光纤进行泵浦，通过双包层掺镱光纤掺杂离子的粒子数反转实现泵浦光的能量转换和储存，双包层掺镱光纤的另一端与泵浦光剥离器的一端相连，通过泵浦光剥离器将残余的泵浦光滤除，泵浦光剥离器另一端通过光纤与半导体可饱和吸收镜SESAM相连接，泵浦合束器输入端的信号端口通过光纤与PPLN晶体的一端连接，PPLN晶体另一端与宽带光纤光栅相连，整个系统形成一锁模激光谐振腔，宽带光纤光栅作为激光器的输出腔镜并与光纤准直器相连输出平行光；
所述泵浦合束器为(N+1)×1泵浦合束器，其中N为泵浦输入端口，可接入N个半导体泵浦激光器，(N+1)的1为在泵浦合束器输入端的信号输入端口，泵浦合束器的工作波长需与双包层掺镱光纤泵浦波长相匹配；双包层掺镱光纤为增益带宽落在1μm波段的光纤；锁模光纤激光器以基频工作，波长在1μm波段，基频激光通过PPLN晶体倍频至绿光波段，波长范围为492nm-577nm，宽带光纤光栅锁定基频工作时中心波长在1μm波段，通过倍频由光纤准直器准直后耦合输出的中心波长在绿光波段；剩余泵浦光通过泵浦光剥离器耦合出去；所述半导体可饱和吸收镜SESAM使激光器工作在基频1μm波段的锁模状态；激光器输出光谱为宽带绿光光谱。
所述的一种小型倍频绿光光纤激光器，其特征在于：所述PPLN晶体采用温控封装，温控装置可采用反馈控制的半导体制冷片或热炉，使PPLN工作在最佳工作点。
所述的一种小型倍频绿光光纤激光器，其特征在于：所述宽带光纤光栅为一个具有宽带反射谱的均匀周期光纤光栅或啁啾光纤光栅，宽带光纤光栅对1μm波段基频激光高反，对倍频绿光全透，宽带光纤光栅既作为激光器的输出腔镜，又作为滤波器。
所述的一种小型倍频绿光光纤激光器，其特征在于：所述半导体可饱和吸收镜SESAM作为一个激光谐振腔的反射镜。
所述的一种小型倍频绿光光纤激光器，其特征在于：所述光纤激光器工作在1μm波段基频锁模状态，经过PPLN倍频输出绿光波段倍频宽带激光。
所述的小型倍频绿光光纤激光器，其特征在于，激光器是腔内倍频的，基频是1μm波段，使倍频输出在绿光波段。
本发明的优点为：
综合了双包层掺镱光纤宽光谱特征及锁模激光特性(高峰值功率及宽带)，使输出基频激光具有小宽带及高效特征.。
附图说明
图1为本发明光路结构图。
图2为本发明中宽带光纤光栅反射谱的光谱示意图。
具体实施方式
以下结合附图与实施例对本发明作进一步的说明，但不应以限制本发明的保护范围。
一种小型倍频绿光光纤激光器，其特征在于该激光器由半导体可饱和吸收镜SESAM1、泵浦光剥离器2、双包层掺镱光纤3、泵浦合束器4、PPLN晶体5、宽带光纤光栅6、光纤准直器7组成，其中泵浦合束器4的输入端将多个泵浦光源集合在一起形成一路输出，泵浦合束器4的输出端与双包层掺镱光纤3的一端相连接，通过泵浦合束器4集合起来的泵浦光，通过泵浦合束器4的输出端进入双包层掺镱光纤3，对双包层掺镱光纤3进行泵浦，通过双包层掺镱光纤3掺杂离子的粒子数反转实现泵浦光的能量转换和储存，双包层掺镱光纤3的另一端与泵浦光剥离器2的一端相连，通过泵浦光剥离器2将残余的泵浦光滤除，泵浦光剥离器2另一端通过光纤与半导体可饱和吸收镜SESAM1相连接。另外，泵浦合束器4输入端的信号端口通过光纤与PPLN晶体5的一端连接，PPLN晶体5另一端与宽带光纤光栅6相连，整个系统形成一锁模激光谐振腔，宽带光纤光栅6作为激光器的输出腔镜并与光纤准直器7相连输出平行光；
泵浦合束器4为(N+1)×1泵浦合束器，其中N为泵浦输入端口，可接入N个半导体泵浦激光器，(N+1)的1为在泵浦合束器4输入端的信号输入端口，泵浦合束器4的工作波长需与双包层掺镱光纤泵浦波长相匹配；双包层掺镱光纤3为增益带宽落在1μm波段的光纤；锁模光纤激光器以基频工作，波长在1μm波段，基频激光通过PPLN晶体5倍频至绿光波段，波长范围为492nm-577nm，宽带光纤光栅6锁定基频工作时中心波长在1μm波段，通过倍频由光纤准直器7准直后耦合输出的中心波长在绿光波段；剩余泵浦光通过泵浦光剥离器2耦合出去；半导体可饱和吸收镜SESAM1使激光器工作在基频1μm波段的锁模状态；激光器输出光谱为宽带绿光光谱。
PPLN晶体5采用温控封装，温控装置可采用反馈控制的半导体制冷片或热炉，使PPLN工作在最佳工作点。
宽带光纤光栅6为一个具有宽带反射谱的均匀周期光纤光栅或啁啾光纤光栅，宽带光纤光栅6对1μm波段基频激光高反，对倍频绿光全透，宽带光纤光栅6既作为激光器的输出腔镜，又作为滤波器。
半导体可饱和吸收镜SESAM1作为一个激光谐振腔的反射镜。
光纤激光器工作在1μm波段基频锁模状态，经过PPLN倍频输出绿光波段倍频宽带激光。
激光器是腔内倍频的，基频是1μm波段，使倍频输出在绿光波段。
图1为本发明绿光光纤激光器的结构示意图，由图可见它包括，半导体可饱和吸收镜SESAM1，泵浦剥离器2，双包层掺镱光纤3，泵浦合束器4，周期性极化准相位匹配的PPLN晶体5，宽带光纤光栅6，光纤准直器7。
所述激光器是一个直腔结构的腔内倍频的全光纤激光器，腔镜有SESAM1和光纤光栅6构成，SESAM1提供非线性反射率实现锁模，光纤光栅提供选波长反射锁定激光器的基频工作时的中心波长，增益介质是双包层掺镱光纤。
泵浦有半导体激光器通过泵浦合束器4耦合进双包层光纤3，抽运掺镱光纤3，剩余泵浦光通过泵浦剥离器2耦合出腔外，防止进入SESAM1影响锁模状态。基频1064nm起振后通过PPLN6倍频为532nm，通过光纤准直器7耦合输出。
列举一个具体实施例的物理参数如下：
如图1所示，所述SESAM1为batop的SESAM，所述双包层掺镱光纤3为nlight的10/130的双包层掺镱光纤，周期性极化准相位匹配晶体PPLN6采用平面型波导结构5％MgO:PPLN温控封装光纤器件，光纤光栅反射谱如图2所示。PPLN6器件尾纤与输出准直器7相连。PPLN通过温控反馈电路稳定工作在25摄氏度。
Claims (6)
1.一种小型倍频绿光光纤激光器，其特征在于：该激光器由半导体可饱和吸收镜SESAM、泵浦光剥离器、双包层掺镱光纤、泵浦合束器、PPLN晶体、宽带光纤光栅、光纤准直器组成，其中泵浦合束器的输入端将多个泵浦光源集合在一起形成一路输出，泵浦合束器的输出端与双包层掺镱光纤的一端相连接，通过泵浦合束器集合起来的泵浦光，通过泵浦合束器的输出端进入双包层掺镱光纤，对双包层掺镱光纤进行泵浦，通过双包层掺镱光纤掺杂离子的粒子数反转实现泵浦光的能量转换和储存，双包层掺镱光纤的另一端与泵浦光剥离器的一端相连，通过泵浦光剥离器将残余的泵浦光滤除，泵浦光剥离器另一端通过光纤与半导体可饱和吸收镜SESAM相连接，泵浦合束器输入端的信号端口通过光纤与PPLN晶体的一端连接，PPLN晶体另一端与宽带光纤光栅相连，整个系统形成一锁模激光谐振腔，宽带光纤光栅作为激光器的输出腔镜并与光纤准直器相连输出平行光；
所述泵浦合束器为(N+1)×1泵浦合束器，其中N为泵浦输入端口，可接入N个半导体泵浦激光器，(N+1)的1为在泵浦合束器输入端的信号输入端口，泵浦合束器的工作波长需与双包层掺镱光纤泵浦波长相匹配；双包层掺镱光纤为增益带宽落在1μm波段的光纤；锁模光纤激光器以基频工作，波长在1μm波段，基频激光通过PPLN晶体倍频至绿光波段，波长范围为492nm-577nm，宽带光纤光栅锁定基频工作时中心波长在1μm波段，通过倍频由光纤准直器准直后耦合输出的中心波长在绿光波段；剩余泵浦光通过泵浦光剥离器耦合出去；所述半导体可饱和吸收镜SESAM使激光器工作在基频1μm波段的锁模状态；激光器输出光谱为宽带绿光光谱。
2.根据权利要求1所述的一种小型倍频绿光光纤激光器，其特征在于：所述PPLN晶体采用温控封装，温控装置可采用反馈控制的半导体制冷片或热炉，使PPLN工作在最佳工作点。
3.根据权利要求1所述的一种小型倍频绿光光纤激光器，其特征在于：所述宽带光纤光栅为一个具有宽带反射谱的均匀周期光纤光栅或啁啾光纤光栅，宽带光纤光栅对1μm波段基频激光高反，对倍频绿光全透，宽带光纤光栅既作为激光器的输出腔镜，又作为滤波器。
4.根据权利要求1所述的一种小型倍频绿光光纤激光器，其特征在于：所述半导体可饱和吸收镜SESAM作为一个激光谐振腔的反射镜。
5.根据权利要求1所述的一种小型倍频绿光光纤激光器，其特征在于：所述光纤激光器工作在1μm波段基频锁模状态，经过PPLN倍频输出绿光波段倍频宽带激光。
6.根据权利要求1所述的小型倍频绿光光纤激光器，其特征在于，激光器是腔内倍频的，基频是1μm波段，使倍频输出在绿光波段。
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