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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010227629.5 (22)申请日 2020.03.27 (71)申请人 西北大学 地址 710069 陕西省西安市碑林区太白北 路229号 (72)发明人 陆宝乐陈浩伟白晋涛齐新元 王承鑫 (74)专利代理机构 北京高沃律师事务所 11569 代理人 刘凤玲 (51)Int.Cl. H01S 3/067(2006.01) H01S 3/10(2006.01) H01S 3/108(2006.01) H01S 3/098(2006.01) (54)发明名称 一种双波长柱。
2、矢量光单频调Q光纤激光器 (57)摘要 本发明涉及一种双波长柱矢量光单频调Q光 纤激光器， 包括： 第一环形腔、 第二环形腔、 可饱 和吸收体、 准直器、 第一偏振控制器和第二偏振 控制器； 所述第一环形腔用于产生第一单频调Q 光； 所述第二环形腔用于产生第二单频调Q光； 所 述可饱和吸收体分别与所述第一偏振控制器、 所 述第二偏振控制器、 所述第一环形腔和所述第二 环形腔连接， 通过调节所述第一偏振控制器和所 述第二偏振控制器以使所述可饱和吸收体根据 所述第一单频调Q光和所述第二单频调Q光生成 单频调Q柱矢量光； 所述准直器与所述可饱和吸 收体的输出端进行耦合整形， 用于将所述柱矢量 光会聚。
3、成平行光。 本发明通过上述方案实现了同 时输出双波长柱矢量光单频调Q光。 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 CN 111404008 A 2020.07.10 CN 111404008 A 1.一种双波长柱矢量光单频调Q光纤激光器， 其特征在于， 包括： 第一环形腔、 第二环形 腔、 可饱和吸收体、 准直器、 第一偏振控制器和第二偏振控制器； 所述第一环形腔用于产生第一单频调Q光； 所述第二环形腔用于产生第二单频调Q光； 所述可饱和吸收体分别与所述第一偏振控制器、 所述第二偏振控制器、 所述第一环形 腔和所述第二环形腔连接， 通过调节所述第一偏振控制器和所述第二偏振控制器以使所述 可饱和吸。
4、收体根据所述第一单频调Q光和所述第二单频调Q光生成第一单频调Q柱矢量光和 第二单频调Q柱矢量光； 所述准直器与所述可饱和吸收体的输出端进行耦合整形， 用于将所述第一单频调Q柱 矢量光和所述第二单频调Q柱矢量光会聚成平行光。 2.根据权利要求1所述的一种双波长柱矢量光单频调Q光纤激光器， 其特征在于， 所述 第一环形腔包括： 第一泵浦源、 第一波分复用器、 第一增益光纤、 第三偏振控制器、 保偏光 纤、 检偏器、 第一输出耦合器和偏振无关隔离器； 所述第一波分复用器的第一端与所述第一泵浦源连接， 所述第一波分复用器的第二端 与所述第一增益光纤的一端连接， 所述第一波分复用器的第三端与所述第一输出。
5、耦合器的 第一端连接； 所述第三偏振控制器的一端与所述第一增益光纤的另一端连接， 所述第三偏振控制器 的另一端与所述保偏光纤的一端连接； 所述检偏器的一端与所述保偏光纤的另一端连接， 所述检偏器的另一端与所述可饱和 吸收体连接； 所述偏振无关隔离器的一端与所述可饱和吸收体连接， 所述偏振无关隔离器的另一端 与所述第一输出耦合器的第二端连接； 所述第一输出耦合器的第三端作为所述第一单频调Q光的输出端。 3.根据权利要求2所述的一种双波长柱矢量光单频调Q光纤激光器， 其特征在于， 所述 第二环形腔包括： 三端口环形器、 FBG标准具、 第四偏振控制器、 第二输出耦合器、 第二泵浦 源、 第二增益光。
6、纤和第二波分复用器； 所述第二波分复用器的第一端与所述第二泵浦源连接， 所述第二波分复用器的第二端 与所述第二增益光纤的一端连接， 所述第二波分复用器的第三端与所述第二输出耦合器的 第一端连接； 所述三端口环形器的第一端与所述第二增益光纤的另一端连接， 所述三端口环形器的 第二端与所述FBG标准具连接， 所述三端口环形器的第三端与所述可饱和吸收体连接； 所述第四偏振控制器的一端与所述可饱和吸收体连接， 所述第四偏振控制器的另一端 与所述第二输出耦合器的第二端连接； 所述第二输出耦合器的第三端作为所述第二单频调Q光的输出端。 4.根据权利要求3所述的一种双波长柱矢量光单频调Q光纤激光器， 其特征。
7、在于， 所述 第一输出耦合器和所述第二输出耦合器均为10:90输出耦合器， 10端作为输出端。 5.根据权利要求2所述的一种双波长柱矢量光单频调Q光纤激光器， 其特征在于， 所述 第一增益光纤为掺铒光纤。 6.根据权利要求3所述的一种双波长柱矢量光单频调Q光纤激光器， 其特征在于， 所述 权利要求书 1/2 页 2 CN 111404008 A 2 第二增益光纤为掺镱光纤。 7.根据权利要求1所述的一种双波长柱矢量光单频调Q光纤光器， 其特征在于， 所述第 一单频调Q光的波长为1.5 m。 8.根据权利要求1所述的一种双波长柱矢量光单频调Q光纤激光器， 其特征在于， 所述 第二单频调Q光的波长。
8、为1 m。 9.根据权利要求2所述的一种双波长柱矢量光单频调Q光纤激光器， 其特征在于， 所述 第一波分复用器为980/1550波分复用器。 10.根据权利要求2所述的一种双波长柱矢量光单频调Q光纤激光器， 其特征在于， 所述 第二波分复用器为980/1060波分复用器。 权利要求书 2/2 页 3 CN 111404008 A 3 一种双波长柱矢量光单频调Q光纤激光器 技术领域 0001 本发明涉及激光器领域， 特别是涉及一种双波长柱矢量光单频调Q光纤激光器。 背景技术 0002 调Q技术是一种将连续或者脉冲激光输出的能量压缩到极短时间的脉冲中发射的 激光技术； 利用调Q技术， 激光器输出的。
9、单脉冲能量可以实现毫焦量级， 它是光纤激光器发 展中的一次重要突破； 由于调Q光纤激光器具有非常高的峰值功率， 它的出现使得光和物质 在相互作用上出现了很多新现象， 推动了非线性光学的发展， 而且在激光雷达、 激光测距等 方面也有重要的应用。 0003 单频光纤激光器具有线宽窄、 相干长度长等显著激光特性， 使其在激光遥感、 激光 医疗、 光频标准、 微波光子学和太赫兹技术等新兴研究领域术中展现出了潜在的应用价值； 以脉冲形式工作的单频光纤激光器， 不仅可以获得高峰值功率和保证输出激光良好的光束 质量， 还可以调节激光的时域特性， 即可以实现脉冲宽度从纳秒量级到微秒量级的调节， 还 可以满足实。
10、际应用， 如激光精密测距、 激光遥感、 光谱学等需求。 0004 柱矢量光束是指具有轴对称或旋转对称偏振态空间分布的光束， 它是一种偏振态 分布的光束， 其特点是偏振态在垂直于波矢方向的横截面上分布满足轴对称特性。 它包括 径向偏振， 角向偏振和混合态偏振光， 在显微成像、 粒子操控、 激光加工等多个领域有着广 泛的应用。 0005 单频调Q脉冲激光器具有峰值功率高、 重频和脉冲宽度稳定等特点， 但是其对应的 激光横模状态不可调。 发明内容 0006 本发明的目的是提供一种双波长柱矢量光单频调Q光纤激光器， 以解决上述问题。 0007 为实现上述目的， 本发明提供了如下方案： 0008 一种双。
11、波长柱矢量光单频调Q光纤激光器， 包括： 第一环形腔、 第二环形腔、 可饱和 吸收体、 准直器、 第一偏振控制器和第二偏振控制器； 0009 所述第一环形腔用于产生第一单频调Q光； 0010 所述第二环形腔用于产生第二单频调Q光； 0011 所述可饱和吸收体分别与所述第一偏振控制器、 所述第二偏振控制器、 所述第一 环形腔和所述第二环形腔连接， 通过调节所述第一偏振控制器和所述第二偏振控制器以使 所述可饱和吸收体根据所述第一单频调Q光和所述第二单频调Q光生成第一单频调Q柱矢量 光和第二单频调Q柱矢量光； 0012 所述准直器与所述可饱和吸收体的输出端进行耦合整形， 用于将所述第一单频调 Q柱矢。
12、量光和所述第二单频调Q柱矢量光会聚成平行光。 0013 优选地， 所述第一环形腔包括： 第一泵浦源、 第一波分复用器、 第一增益光纤、 第三 偏振控制器、 保偏光纤、 检偏器、 第一输出耦合器和偏振无关隔离器； 说明书 1/5 页 4 CN 111404008 A 4 0014 所述第一波分复用器的第一端与所述第一泵浦源连接， 所述第一波分复用器的第 二端与所述第一增益光纤的一端连接， 所述第一波分复用器的第三端与所述第一输出耦合 器的第一端连接； 0015 所述第三偏振控制器的一端与所述第一增益光纤的另一端连接， 所述第三偏振控 制器的另一端与所述保偏光纤的一端连接； 0016 所述检偏器的。
13、一端与所述保偏光纤的另一端连接， 所述检偏器的另一端与所述可 饱和吸收体连接； 0017 所述偏振无关隔离器的一端与所述可饱和吸收体连接， 所述偏振无关隔离器的另 一端与所述第一输出耦合器的第二端连接； 0018 所述第一输出耦合器的第三端作为所述第一单频调Q光的输出端。 0019 优选地， 所述第二环形腔包括： 三端口环形器、 FBG标准具、 第四偏振控制器、 第二 输出耦合器、 第二泵浦源、 第二增益光纤和第二波分复用器； 0020 所述第二波分复用器的第一端与所述第二泵浦源连接， 所述第二波分复用器的第 二端与所述第二增益光纤的一端连接， 所述第二波分复用器的第三端与所述第二输出耦合 器。
14、的第一端连接； 0021 所述三端口环形器的第一端与所述第二增益光纤的另一端连接， 所述三端口环形 器的第二端与所述FBG标准具连接， 所述三端口环形器的第三端与所述可饱和吸收体连接； 0022 所述第四偏振控制器的一端与所述可饱和吸收体连接， 所述第四偏振控制器的另 一端与所述第二输出耦合器的第二端连接； 0023 所述第二输出耦合器的第三端作为所述第二单频调Q光的输出端。 0024 优选地， 所述第一输出耦合器和所述第二输出耦合器均为10:90输出耦合器， 10 端作为输出端。 0025 优选地， 所述第一增益光纤为掺铒光纤。 0026 优选地， 所述第二增益光纤为掺镱光纤。 0027 优。
15、选地， 所述第一单频调Q光的波长为1.5 m。 0028 优选地， 所述第二单频调Q光的波长为1 m。 0029 优选地， 所述第一波分复用器为980/1550波分复用器。 0030 优选地， 所述第二波分复用器为980/1060波分复用器。 0031 根据本发明提供的具体实施例， 本发明公开了以下技术效果： 0032 本发明通过第一环形腔用于产生第一单频调Q光； 通过第二环形腔用于产生第二 单频调Q光； 通过调节第一偏振控制器和第二偏振控制器以使可饱和吸收体根据第一单频 调Q光和第二单频调Q光生成单频调Q柱矢量光； 通过准直器将所述柱矢量光会聚成平行光。 本发明通过上述方案实现了同时输出双波。
16、长柱矢量光单频调Q光。 附图说明 0033 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例中所 需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施 例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动性的前提下， 还可以根据这些附图 获得其他的附图。 说明书 2/5 页 5 CN 111404008 A 5 0034 图1为本发明双波长柱矢量光单频调Q激光器结构图。 0035 符号说明： 1-第一泵浦源， 2-第一波分复用器， 3-第一增益光纤， 4-第三偏振控制 器， 5-保偏光纤， 6-检偏器， 7-第一偏振控制器， 8-准直器， 9。
17、-CCD， 10-第四偏振控制器， 11- 第二输出耦合器， 12-第二泵浦源， 13-第二波分复用器， 14-第二增益光纤， 15-三端口环形 器， 16-FBG标准具， 17-第二偏振控制器， 18-可饱和吸收体， 19-偏振无关隔离器， 20-第一输 出耦合器。 具体实施方式 0036 下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完 整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于 本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例， 都属于本发明保护的范围。 0037 本发明的目的。
18、是提供一种能同时输出双波长柱矢量光单频调Q光纤激光器。 0038 为使本发明的上述目的、 特征和优点能够更加明显易懂， 下面结合附图和具体实 施方式对本发明作进一步详细的说明。 0039 如图1所示， 本发明双波长柱矢量光单频调Q光纤激光器包括： 第一环形腔、 第二环 形腔、 可饱和吸收体18、 准直器8、 第一偏振控制器7和第二偏振控制器17； 0040 所述第一环形腔用于产生第一单频调Q光； 所述第二环形腔用于产生第二单频调Q 光； 所述可饱和吸收体18分别与所述第一偏振控制器7、 所述第二偏振控制器17、 所述第一 环形腔和所述第二环形腔连接， 通过调节所述第一偏振控制器7和所述第二偏振。
19、控制器17 以使所述可饱和吸收体18根据所述第一单频调Q光和所述第二单频调Q光生成第一单频调Q 柱矢量光和第二单频调Q柱矢量光。 0041 所述准直器8与所述可饱和吸收体18的输出端进行耦合整形， 用于将所述第一单 频调Q柱矢量光和所述第二单频调Q柱矢量光会聚成平行光。 0042 作为一种可选的实施方式， 本发明所述激光器还包括： 电荷藕合器件图像传感器 (Charge Coupled Device， 简称CCD)。 0043 所述CCD 9用来检测所述平行光的光斑。 0044 作为一种可选的实施方式， 本发明所述第一环形腔包括： 第一泵浦源1、 第一波分 复用器2、 第一增益光纤3、 第三偏。
20、振控制器4、 保偏光纤5、 检偏器6、 第一输出耦合器20和偏 振无关隔离器19。 0045 所述第一波分复用器2的第一端与所述第一泵浦源1连接， 所述第一波分复用器2 的第二端与所述第一增益光纤3的一端连接， 所述第一波分复用器2的第三端与所述第一输 出耦合器20的第一端连接。 本实例中， 所述第一泵浦源1为980nm泵浦源。 所述第一波分复用 器2为980/1550波分复用器。 所述第一泵浦源1用于发射980nm光。 所述第一输出耦合器20为 10:90输出耦合器。 0046 所述第三偏振控制器4的一端与所述第一增益光纤3的另一端连接， 所述第三偏振 控制器4的另一端与所述保偏光纤5的一端。
21、连接。 本实例中， 所述第一增益光纤3为掺铒光 纤。 所述第一增益光纤3将所述980nm光激发至1.5 m光。 所述第三偏振控制器4通过调节其 偏振状态实现光的调Q， 同时所述第三偏振控制器4和所述保偏光纤5共同作用对产生的1.5 说明书 3/5 页 6 CN 111404008 A 6 m调Q光进行过滤， 形成所述第一单频调Q光。 0047 所述检偏器6的一端与所述保偏光纤5的另一端连接， 所述检偏器6的另一端与所 述可饱和吸收体18连接。 0048 所述偏振无关隔离器19的一端与所述可饱和吸收体18连接， 所述偏振无关隔离器 19的另一端与所述第一输出耦合器20的第二端连接。 所述第一增益。
22、光纤3在激发过程中会 产生反向激发光， 因此设置所述偏振无关隔离器19确保光的单向传输(本实施例中为顺时 针传输)。 0049 所述第一单频调Q光在经过所述可饱和吸收体18的过程会被吸收一部分， 其余部 分进入所述第一输出耦合器20， 90的所述第一单频调Q光会经过所述第一输出耦合器20 的第一端进入所述第一波分复用器2再循环， 10的所述第一单频调Q光会由所述第一输出 耦合器20的第三端输出。 0050 本实例中， 所述第一单频调Q光的波长为1.5 m。 0051 所述第一环形腔内各部件均通过单模光纤连接。 0052 作为一种可选的实施方式， 本发明所述第二环形腔包括： 三端口环形器15、 。
23、光纤布 拉格光栅(FiberBragg Gratin， 简称FBG)标准具16、 第四偏振控制器10、 第二输出耦合器 11、 第二泵浦源12、 第二增益光纤14和第二波分复用器13。 0053 所述第二波分复用器13的第一端与所述第二泵浦源12连接， 所述第二波分复用器 13的第二端与所述第二增益光纤14的一端连接， 所述第二波分复用器13的第三端与所述第 二输出耦合器11的第一端连接。 本实例中， 所述第二泵浦源12为980nm泵浦源。 所述第一波 分复用器2为980/1060波分复用器。 所述第二泵浦源12用于发射980nm光。 所述第二输出耦 合器11为10:90输出耦合器。 0054。
24、 所述三端口环形器15的第一端与所述第二增益光纤14的另一端连接， 所述三端口 环形器15的第二端与所述FBG标准具16连接， 所述三端口环形器15的第三端与所述可饱和 吸收体18连接。 本实例中， 所述第二增益光纤14为掺镱光纤。 所述第二增益光纤14将所述 980nm光激发至1 m光， 经过所述三端口环形器15进入所述FBG标准具16进行滤波， 形成单频 光。 0055 所述第四偏振控制器10的一端与所述可饱和吸收体18连接， 所述第四偏振控制器 10的另一端与所述第二输出耦合器11的第二端连接。 1 m单频光进入所述可饱和吸收体18 会被吸收一部分， 其余部分进入所述第四偏振控制器10，。
25、 所述第四偏振控制器10通过调节 其偏振状态实现光的调Q， 形成所述第二单频调Q光。 所述三端口环形器15保证了光的单向 传输(本实施例中为顺时针传输)。 0056 所述第二单频调Q光进入所述第二输出耦合器11， 90的所述第二单频调Q光会经 过所述第二输出耦合器11的第二端进入所述第二波分复用器13再循环， 10的所述第二单 频调Q光会由所述第二输出耦合器11的第三端输出。 0057 所述第二环形腔内各部件均通过单模光纤连接。 0058 本实施例中， 所述第二单频调Q光的波长为1 m。 0059 本实施例中， 所述可饱和吸收体18的制作方法如下： 0060 首先通过拉锥的方法将两根单模光纤(。
26、分别为所述检偏器6与所述偏振无关隔离 器之间的单模光纤和所述第四偏振控制器10与所述三端口环形器15之间的单模光纤)和一 说明书 4/5 页 7 CN 111404008 A 7 根少模光纤拉锥到设定直径， 再利用弱耦合的方法将三根光纤耦合起来。 之后采用液相分 离法将碳纳米管上清液进行真空抽滤成膜， 最后将制备的碳纳米管薄膜覆盖到拉锥耦合的 锥区。 0061 所述少模光纤作为所述可饱和吸收体的输出端。 0062 本发明公开了如下技术效果： 0063 1)本发明采用两个环形腔耦合成双波长激光器， 通过共用一个可饱和吸收体体， 实现了双波长被动单频调Q柱矢量光光的输出。 0064 2)本发明采用。
27、拉锥耦合的方法， 通过改变光纤的有效折射率来实现柱矢量光的输 出， 通过调节偏振控制器控制输出角向或者径向偏振柱矢量光。 0065 3)本发明将单频调Q激光技术与柱矢量光技术相结合， 保证高峰值功率输出和良 好的激光光束质量同时实现横模可调。 0066 4)本发明制作可饱和吸收体体的方法进一步提高了光纤激光器的紧凑性和集成 度。 0067 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述， 每个实施例重点说明的都是与其他 实施例的不同之处， 各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。 0068 本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述， 以上实施例的说 明只是用于帮助理解本发明的核心思想； 同时， 对于本领域的一般技术人员， 依据本发明的 思想， 在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。 综上所述， 本说明书内容不应理解为 对本发明的限制。 说明书 5/5 页 8 CN 111404008 A 8 图1 说明书附图 1/1 页 9 CN 111404008 A 9 。