本實用新型涉及光纖及激光技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種帶有功率反饋機制的2μm波段線偏振單頻光纖激光器。

背景技術(shù)：

光纖激光器/放大器是以摻雜稀土元素的光纖為增益介質(zhì)的激光器/放大器，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/放大器的工作波段覆蓋了從紫外到中紅外。與其他激光器/放大器相比，光纖激光器/放大器具有能量轉(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、壽命長和無需維護等鮮明特點，因此得到快速發(fā)展以及廣泛地應用。

單頻光纖激光器具有單色性好，相干性優(yōu)等優(yōu)秀特質(zhì)，可廣泛應用于量子通信，相干探測等高端應用領(lǐng)域，然而這些高端應用領(lǐng)域?qū)晤l激光器提出了更高的要求：在不同的環(huán)境溫度下，單頻激光器的輸出功率要保持穩(wěn)定，比如0℃-30℃下功率不穩(wěn)定度要保持在3%以下。現(xiàn)有的單頻激光器在0℃-30℃下功率不穩(wěn)定度基本在25%以上，很難在量子通信，相干探測等高端領(lǐng)域有所應用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本實用新型旨在提供一種穩(wěn)定性高、功率強、無跳模的帶有功率反饋機制的2μm波段線偏振單頻光纖激光器。

為了實現(xiàn)上述功能，本實用新型將采取以下技術(shù)方案：

一種帶有功率反饋機制的2μm波段線偏振單頻光纖激光器，包括主振蕩器、預放大器、帶有功率反饋機制的功率放大器和激光輸出頭，其特征在于

主振蕩器為工作于2μm波段的單頻半導體激光器；預放大器由第一光纖合束器、第一光纖隔離器、第一多模半導體激光泵浦和第一雙包層摻銩光纖組成，預放大器（2）并不限于一級光纖放大級，可以增加光纖放大級以實現(xiàn)更高功率的激光，預放大器可以為前向泵浦，也可以為后向泵浦。當預放大器為前向泵浦時，主振蕩器的輸出端與預放大器的第一光纖合束器的信號端相接，第一光纖合束器的泵浦端與第一多模半導體激光泵浦相接，第一光纖合束器的輸出端與第一雙包層摻銩光纖一端相接，第一雙包層摻銩光纖另一端與第一光纖隔離器相接；功率放大器的輸出激光經(jīng)激光輸出頭輸出；當預放大器為后向泵浦時，主振蕩器的輸出端與第一雙包層摻銩光纖一端另一端相接，第一雙包層摻銩光纖一端與第一光纖合數(shù)器信號端相連，第一光纖合束器的泵浦端與第一多模半導體激光泵浦相接，第一光纖合束器的輸出端與第一光纖隔離器相接。此外，功率放大器可以為前向泵浦，也可以為后向泵浦，當功率放大器為前向泵浦時，功率放大器由第二光纖合束器、第二光纖隔離器、第二雙包層摻銩光纖、光纖分束器、第二多模半導體激光泵浦和反饋單元組成，預放大器的第一光纖隔離器輸出端與功率放大器的第二光纖合束器的信號端相接，第二光纖合束器的輸出端與第二雙包層摻銩光纖一端相接，第二雙包層摻銩光纖另一端與第二光纖隔離器相接，第二光纖隔離器的輸出端與光纖分束器的輸入端相連，光纖分束器將激光分為輸出激光和反饋激光，輸出激光和反饋激光的功率之比不小于99:1，輸出激光經(jīng)激光輸出頭輸出，反饋激光與反饋單元輸入端相接，反饋單元輸出端與第二多模半導體激光泵浦相接；當功率放大器為后向泵浦時，功率放大器由第二光纖合束器、第二光纖隔離器、第二雙包層摻銩光纖、光纖分束器、第二多模半導體激光泵浦和反饋單元組成，預放大器的第一光纖隔離器輸出端與功率放大器的第二雙包層摻銩光纖相接，第二雙包層摻銩光纖另一端與第二光纖合束器的信號端相接，第二光纖合束器的另一個信號端與第二光纖隔離器相接，第二光纖隔離器輸出端與光纖分束器的輸入端相連，光纖分束器將激光分為輸出激光和反饋激光，輸出激光和反饋激光的功率之比不小于99:1，輸出激光經(jīng)激光輸出頭輸出，反饋激光與反饋單元輸入端相接，反饋單元輸出端與第二多模半導體激光泵浦相接。

本實用新型所述反饋單元包括光電探測器、光電探測電路模塊、功率反饋主控模塊和泵浦驅(qū)動器，反饋激光通過光纖耦合進入光電探測器，光電探測電路模塊接受光電探測器輸出的電信號并進行處理后輸入給功率反饋主控模塊，功率反饋主控模塊控制泵浦驅(qū)動器輸出相應的電流以驅(qū)動第二多模半導體激光泵浦。

本實用新型所述主振蕩器包括第三半導體激光驅(qū)動器、2μm波段單頻半導體激光器和第三光纖隔離器，其中第三半導體激光驅(qū)動器驅(qū)動一個光纖耦合的2μm波段單頻半導體激光器（6）輸出激光，單頻半導體激光器的輸出光纖與第三光纖隔離器（7-1）的輸入光纖焊接在一起，第三光纖隔離器（7-1）的輸入端與第一光纖合束器的信號端相連。

本實用新型所述工作于2μm波段單頻半導體激光器波長位于1850nm-2050nm，單頻半導體激光器的耦合光纖為保偏光纖，以通過光纖輸出連續(xù)型、單縱模、線偏振激光。

本實用新型所述第一光纖合束器為（1+1）×1光纖合束器。

第二光纖合束器為（2+1）×1光纖合束器，也可以為（6+1）×1光纖合束器或（18+1）×1光纖合束器。

本實用新型所述光纖分束器將激光分為輸出激光和反饋激光，輸出激光和反饋激光的功率之比最好為99.5:0.5.

本實用新型所述第一雙包層摻銩光纖、第二雙包層摻銩光纖、第一光纖隔離器、第二光纖隔離器、第三光纖隔離器、激光輸出頭均為保偏器件，以實現(xiàn)偏振光。

本實用新型所述第一雙包層摻銩光纖、第二雙包層摻銩光纖的芯徑/內(nèi)包層均為10μm/130μm，纖芯NA均為0.15，對793nm處激光的吸收系數(shù)約為4.7dB/m。

本實用新型所述第一多模半導體激光泵浦為光纖耦合多模半導體激光器，工作波長位于793nm，輸出光纖為105μm/125μm光纖，纖芯NA為0.22，輸出功率約4W；第二多模半導體激光泵浦為光纖耦合多模半導體激光器，工作波長位于793nm，輸出光纖為105μm/125μm光纖，纖芯NA為0.22，輸出功率約8W。

本實用新型以2μm波段單頻半導體激光器用作種子源，利用光纖放大級將其功率有效放大，實現(xiàn)了高功率的單頻激光器，通過在功率放大級加上反饋機制，保證了激光器輸出功率的穩(wěn)定性，使本實用新型在在0℃-40℃范圍內(nèi)工作于單縱模狀態(tài)且不穩(wěn)定度均保持在3%以下。由于采用上述結(jié)構(gòu)，本實用新型具有穩(wěn)定性高、功率強、無跳模等優(yōu)點。

附圖說明

圖1是本實用新型的一種結(jié)構(gòu)圖示圖。

圖2為本實用新型的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標記：

主振蕩器1、預放大器2、帶有功率反饋機制的功率放大器3、激光輸出頭4、第三半導體激光驅(qū)動器5、2μm波段單頻半導體激光器6、第三光纖隔離器7、第一光纖合束器9、第一光纖隔離器10、第一多模半導體激光泵浦8和第一雙包層摻銩光纖11、第二光纖合束器12、第二光纖隔離器13、第二雙包層摻銩光纖14、光纖分束器15、第二多模半導體激光泵浦16、光電探測器17、光電探測電路模塊18、功率反饋主控模塊19、泵浦驅(qū)動器20。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的說明：

如圖所示，一種帶有功率反饋機制的2μm波段線偏振單頻光纖激光器，包括主振蕩器1、預放大器2、帶有功率反饋機制的功率放大器3和激光輸出頭4。

主振蕩器1為工作于2μm波段的單頻半導體激光器，工作于2μm波段單頻半導體激光器波長位于1850nm-2050nm，單頻半導體激光器的耦合光纖為保偏光纖，以通過光纖輸出連續(xù)型、單縱模、線偏振激光，主振蕩器包括第三半導體激光驅(qū)動器5、2μm波段單頻半導體激光器6和第三光纖隔離器7，其中第三半導體激光驅(qū)動器5驅(qū)動一個光纖耦合的2μm波段單頻半導體激光器6輸出激光，單頻半導體激光器6的輸出光纖與第三光纖隔離器7的輸入光纖焊接在一起。

預放大器由第一光纖合束器9、第一光纖隔離器10、第一多模半導體激光泵浦8和第一雙包層摻銩光纖11組成，其中，第一多模半導體激光泵浦8為光纖耦合多模半導體激光器，工作波長位于793nm，輸出光纖為105μm/125μm光纖，纖芯NA為0.22，輸出功率約4W；第一光纖合束器9為（1+1）×1光纖合束器，預放大器（2）并不限于一級光纖放大級，可以增加光纖放大級以實現(xiàn)更高功率的激光，預放大器可以為前向泵浦，也可以為后向泵浦。當預放大器為前向泵浦時，主振蕩器的輸出端與預放大器的第一光纖合束器的信號端相接，第一光纖合束器的泵浦端與第一多模半導體激光泵浦相接，第一光纖合束器的輸出端與第一雙包層摻銩光纖一端相接，第一雙包層摻銩光纖另一端與第一光纖隔離器相接；功率放大器的輸出激光經(jīng)激光輸出頭輸出；當預放大器為后向泵浦時，主振蕩器的輸出端與第一雙包層摻銩光纖一端另一端相接，第一雙包層摻銩光纖一端與第一光纖合數(shù)器信號端相連，第一光纖合束器的泵浦端與第一多模半導體激光泵浦相接，第一光纖合束器的輸出端與第一光纖隔離器相接。

功率放大器由第二光纖合束器12、第二光纖隔離器13、第二雙包層摻銩光纖14、光纖分束器15、第二多模半導體激光泵浦16和反饋單元組成。其中，第二多模半導體激光泵浦為光纖耦合多模半導體激光器，工作波長位于793nm，輸出光纖為105μm/125μm光纖，纖芯NA為0.22，輸出功率約8W；第二光纖合束器為（2+1）×1光纖合束器，也可以為（（6+1）×1光纖合束器或（18+1）×1光纖合束器。功率放大器可以為前向泵浦，也可以為向后泵浦，當功率放大器為前向泵浦時，預放大器的第一光纖隔離器輸出端與功率放大器的第二光纖合束器的信號端相接，第二光纖合束器的輸出端與第二雙包層摻銩光纖一端相接，第二雙包層摻銩光纖另一端與第二光纖隔離器相接，第二光纖隔離器的輸出端與光纖分束器的輸入端相連，光纖分束器將激光分為輸出激光和反饋激光，輸出激光和反饋激光的功率之比不小于99:1，輸出激光和反饋激光的功率之比最好為99.5:0.5，輸出激光經(jīng)激光輸出頭輸出，反饋激光與反饋單元輸入端相接，反饋單元輸出端與第二多模半導體激光泵浦相接；當功率放大器為后向泵浦時，功率放大器由第二光纖合束器、第二光纖隔離器、第二雙包層摻銩光纖、光纖分束器、第二多模半導體激光泵浦和反饋單元組成，預放大器的第一光纖隔離器輸出端與功率放大器的第二雙包層摻銩光纖相接，第二雙包層摻銩光纖另一端與第二光纖合束器的信號端相接，第二光纖合束器的另一個信號端與第二光纖隔離器相接，第二光纖隔離器輸出端與光纖分束器的輸入端相連，光纖分束器將激光分為輸出激光和反饋激光，輸出激光和反饋激光的功率之比不小于99:1，輸出激光經(jīng)激光輸出頭輸出，反饋激光與反饋單元輸入端相接，反饋單元輸出端與第二多模半導體激光泵浦相接。所述反饋單元包括光電探測器17、光電探測電路模塊18、功率反饋主控模塊19和泵浦驅(qū)動器20，反饋激光通過光纖耦合進入光電探測器17，光電探測電路模塊18接受光電探測器17輸出的電信號并進行處理后輸入給功率反饋主控模塊19，功率反饋主控模塊19控制泵浦驅(qū)動器輸出相應的電流以驅(qū)動第二多模半導體激光泵浦20。本實用新型所述第一雙包層摻銩光纖、第二雙包層摻銩光纖、第一光纖隔離器、第二光纖隔離器、第三光纖隔離器、激光輸出頭均為保偏器件，以實現(xiàn)偏振光。第一雙包層摻銩光纖、第二雙包層摻銩光纖的芯徑/內(nèi)包層均為10μm/130μm，纖芯NA均為0.15，對793nm處激光的吸收系數(shù)約為4.7dB/m。

實施例一

一種帶有功率反饋機制的2μm波段線偏振單頻光纖激光器，包括主振蕩器、預放大器、帶有功率反饋機制的功率放大器和激光輸出頭。主振蕩器為工作于2μm波段的單頻半導體激光器，工作于2μm波段單頻半導體激光器波長位于1850nm-2050nm，單頻半導體激光器的耦合光纖為保偏光纖，主振蕩器包括第三半導體激光驅(qū)動器、2μm波段單頻半導體激光器和第三光纖隔離器，其中第三半導體激光驅(qū)動器驅(qū)動一個光纖耦合的2μm波段單頻半導體激光器（6）輸出激光，單頻半導體激光器的輸出光纖與第三光纖隔離器（7-1）的輸入光纖焊接在一起。預放大器由第一光纖合束器、第一光纖隔離器、第一793nm多模半導體激光泵浦和第一雙包層摻銩光纖組成，其中，第一793nm多模半導體激光泵浦為光纖耦合多模半導體激光器，工作波長位于793nm，輸出光纖為105μm/125μm光纖，纖芯NA為0.22，輸出功率約4W；第一光纖合束器為（1+1）×1光纖合束器，預放大器為一級光纖放大級，可以增加光纖放大級以實現(xiàn)更高功率的激光，預放大器為前向泵浦。功率放大器由第二光纖合束器、第二光纖隔離器、第二雙包層摻銩光纖、光纖分束器、第二793nm多模半導體激光泵浦和反饋單元組成。其中，第二793nm多模半導體激光泵浦為光纖耦合多模半導體激光器，工作波長位于793nm，輸出光纖為105μm/125μm光纖，纖芯NA為0.22，輸出功率約8W；第二光纖合束器為（2+1）×1光纖合束器，功率放大器為前向泵浦，預放大器的第一光纖隔離器輸出端與功率放大器的第二光纖合束器的信號端相接，第二光纖合束器的輸出端與第二雙包層摻銩光纖一端相接，第二雙包層摻銩光纖另一端與第二光纖隔離器相接，第二光纖隔離器的輸出端與光纖分束器的輸入端相連，光纖分束器將激光分為輸出激光和反饋激光，輸出激光和反饋激光的功率之比不小于99:1，輸出激光和反饋激光的功率之比最好為99.5:0.5，輸出激光經(jīng)激光輸出頭輸出，反饋激光與反饋單元輸入端相接，反饋單元輸出端與第二793nm多模半導體激光泵浦相接；所述反饋單元包括光電探測器、光電探測電路模塊、功率反饋主控模塊和泵浦驅(qū)動器，反饋激光通過光纖耦合進入光電探測器，光電探測電路模塊接受光電探測器輸出的電信號并進行處理后輸入給功率反饋主控模塊，功率反饋主控模塊控制泵浦驅(qū)動器輸出相應的電流以驅(qū)動第二793nm多模半導體激光泵浦。所述第一雙包層摻銩光纖、第二雙包層摻銩光纖、第一光纖隔離器、第二光纖隔離器、第三光纖隔離器、激光輸出頭均為保偏器件，用于防止方向光進入，以實現(xiàn)偏振光。第一雙包層摻銩光纖、第二雙包層摻銩光纖的芯徑/內(nèi)包層均為10μm/130μm，纖芯NA均為0.15，對793nm處激光的吸收系數(shù)約為4.7dB/m。

為了更加直觀的了解反饋單元的作用，本實用新型將實施例去掉反饋單元后，形成了對比激光器一，具體如下：

一種2μm波段高功率線偏振單頻光纖激光器，包括主振蕩器、預放大器、功率放大器和激光輸出頭。主振蕩器為工作于2μm波段的單頻半導體激光器，工作于2μm波段單頻半導體激光器波長位于1850nm-2050nm，單頻半導體激光器的耦合光纖為保偏光纖，主振蕩器包括第三半導體激光驅(qū)動器、2μm波段單頻半導體激光器和第三光纖隔離器，其中第三半導體激光驅(qū)動器驅(qū)動一個光纖耦合的2μm波段單頻半導體激光器（6）輸出激光，單頻半導體激光器的輸出光纖與第三光纖隔離器（7-1）的輸入光纖焊接在一起。預放大器由第一光纖合束器、第一光纖隔離器、第一793nm多模半導體激光泵浦和第一雙包層摻銩光纖組成，其中，第一793nm多模半導體激光泵浦為光纖耦合多模半導體激光器，工作波長位于793nm，輸出光纖為105μm/125μm光纖，纖芯NA為0.22，輸出功率約4W；第一光纖合束器為（1+1）×1光纖合束器，預放大器為一級光纖放大級，可以增加光纖放大級以實現(xiàn)更高功率的激光，預放大器為前向泵浦。功率放大器由第二光纖合束器、第二光纖隔離器、第二雙包層摻銩光纖、光纖分束器、第二793nm多模半導體激光泵浦組成。其中，第二793nm多模半導體激光泵浦為光纖耦合多模半導體激光器，工作波長位于793nm，輸出光纖為105μm/125μm光纖，纖芯NA為0.22，輸出功率約8W；第二光纖合束器為（2+1）×1光纖合束器，功率放大器為前向泵浦，預放大器的第一光纖隔離器輸出端與功率放大器的第二光纖合束器的信號端相接，第二光纖合束器的輸出端與第二雙包層摻銩光纖一端相接，第二雙包層摻銩光纖另一端與第二光纖隔離器相接，第二光纖隔離器的輸出端與光纖分束器的輸入端相連，光纖分束器經(jīng)激光輸出頭輸出激光。所述第一雙包層摻銩光纖、第二雙包層摻銩光纖、第一光纖隔離器、第二光纖隔離器、第三光纖隔離器、激光輸出頭均為保偏器件，以實現(xiàn)偏振光。第一雙包層摻銩光纖、第二雙包層摻銩光纖的芯徑/內(nèi)包層均為10μm/130μm，纖芯NA均為0.15，對793nm處激光的吸收系數(shù)約為4.7dB/m。

經(jīng)過實驗對比，當不加反饋時，對比激光器一在0℃、10℃、20℃、30℃、40℃時的輸出功率分別為3.2W、3.11W、2.9W、2.65W和2.35W，而實施例一在0℃、10℃、20℃、30℃、40℃時的輸出功率分別為3.2W、3.19W、3.2W、3.18W和3.16W，可以明顯的看到實施例一的穩(wěn)定度較沒有加反饋的對比激光器一有顯著提升，在0℃-40℃范圍內(nèi)功率不穩(wěn)定度在3%以下。

本實用新型以2μm波段單頻半導體激光器為種子源，利用光纖放大器將其功率有效放大，實現(xiàn)了高功率的單頻激光器，通過在功率放大器加上反饋機制，保證了激光器輸出功率的穩(wěn)定性，使本實用新型在在0℃-40℃范圍內(nèi)工作于單縱模狀態(tài)且不穩(wěn)定度均保持在3%以下。由于采用上述結(jié)構(gòu)，本實用新型具有穩(wěn)定性高、功率強、無跳模等優(yōu)點。