[實用新型]中紅外摻銩光纖激光放大器

有效

• 申請號: 200820151903.X
• 申請日: 2008-08-13
• 公開（公告）號: CN201243158Y
• 公開（公告）日: 2009-05-20
• 發明（設計）人: 余婷;陳衛標;周軍;趙宏明
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: H01S3/00
• 分類號: H01S3/00;H01S3/067;H01S3/094;G02B6/00
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 張澤純

技術領域

本實用新型涉及激光器，特別是一種中紅外摻銩激光光纖放大器。

背景技術

光纖激光器于1963年問世后，已發展成為集光纖技術、耦合技術和半導體激光技術于一體的新興技術，并以其結構緊湊、高效率、小體積、長壽命、使用簡便免維護等優點成為近些年來的研究熱點。高功率2微米波段激光器在工業、生物醫學和軍事上都有著重要的應用，目前比較有效實現該波段激光的方法有：1、全固態泵浦的單摻固體激光器(HO:YAG，Tm:YAG，Tm:YAP等)；2、全固態泵浦的雙摻固體激光器(Ho:Tm:YAG，Ho:Tm:LuLiF，Er:Tm:YAG，Tm:Ho:YLF等)；3、一微米波段激光通過OPO技術得到；4、全固態泵浦的摻銩或摻鈥光纖激光器；上述前三種方法或由于固體激光晶體的熱效應或者泵浦吸收帶過窄等問題，導致斜率效率不高；有些無法實現可調諧激光輸出；有的泵浦源需要1.9微米波段；OPO效率不高等不足。全固態泵浦的摻銩光纖激光器由于采用光纖介質，且具有交叉弛豫特性，容易獲得高斜效率的激光輸出；輸出激光為寬帶可調諧；泵浦源為成熟的790nm波段二極管；但需要通過選頻或二級泵浦技術，這個通常導致效率低下的問題。目前獲得高功率中紅外摻銩光纖激光輸出在于如何降低摻銩光纖的熱問題以及如何把更多的泵浦功率輸送到摻銩光纖中去。摻銩光纖的熱問題主要集中在光纖輸入端面處，常用的方法是對光纖輸入端面部分采用傳導或直接水冷卻，但由于光纖端面通常僅為幾百微米芯徑數十厘米長，很難兼顧到冷卻和泵浦；為此我們提出一種新型高功率中紅外摻銩光纖放大器，利用摻銩光纖激光器的優點，同時通過外腔種子注入的方式來獲得中紅外激光的時空特性，避免選頻和二級泵浦產生的使用功率減少問題；采用多路耦合器方式提高泵浦到光纖的功率并兼顧到解決了冷卻問題。

發明內容

本實用新型的目的在于克服上述現有技術的不足，提供一種中紅外摻銩光纖激光放大器，該光纖激光放大器應具有較好的散熱特性，提高泵浦功率，以獲得高功率中紅外激光輸出。

本實用新型所采用的技術方案是：

一種中紅外摻銩光纖激光放大器，采用外腔種子注入的方式，N個激光二極管(LD)做泵浦源，采用N+1多路耦合器把泵浦光引入來泵浦雙包層摻銩光纖，該雙包層摻銩光纖做放大介質。

本實用新型的具體結構：

一種中紅外摻銩光纖激光放大器，該光纖激光放大器由種子光源、光隔離器、聚焦透鏡、泵浦光源、多路光纖耦合器、雙包層摻銩光纖、準直透鏡和分束片構成，其位置關系是：在所述的種子光源的激光輸出方向依次是光隔離器、聚焦透鏡、多路光纖耦合器、雙包層摻銩光纖、準直透鏡和分束片，所述的多路光纖耦合器，寫為N+1光纖耦合器，由N根泵浦光纖通過耦合器和一根種子光纖組合而成，所述的泵浦光源分別與所述的多根泵浦光纖連接，所述的種子光纖的輸入端與位于所述的聚焦透鏡的焦點，該種子光纖的輸出端與所述的雙包層摻銩光纖相焊接，該雙包層摻銩光纖的另一端位于所述的準直透鏡的前焦點，所述的分束片是鍍有對泵浦光45°全反和對種子光波長增透的介質膜，該分束片與所述的準直透鏡的輸出光束呈45°設置。

所述的種子光纖的輸入端面鍍有對種子光的增透膜。

所述的泵浦光源為793nm激光二級管，或者1568nm的摻Er光纖激光器。

所述的種子光源為2微米波段小型連續固體激光器、或2微米波段小型脈沖固體激光器、或增益調制的摻銩光纖激光器。

本實用新型與傳統技術相比，具有以下的優點和積極效果：

1、與通常的固體激光器相比，光纖放大器具有優異的散熱特性；

2、采用多端N+1泵浦放大結構，以減輕單根光纖纖芯所承受的熱功率密度，并能有效地增加泵浦到作為放大介質的摻銩光纖中的功率；

3、采用種子注入方式，控制放大器的時間特性、空間特性和方向性，解決了高功率中紅外激光光柵選頻的效率低下和損傷問題，同時作為3-12微米激光器的泵浦源時，避免需二級泵浦來獲得脈沖光等問題；

4、采用泵浦光纖與摻銩光纖直接焊接的泵浦耦合方式，可避免直接泵浦到摻銩光纖端面時產生的高熱難以冷卻的問題；

附圖說明

圖1為本實用新型高功率中紅外摻銩光纖放大器的結構示意圖；

圖2是8+1路光纖耦合器結構示意圖；

圖中：1—種子源；2—隔離器；3—聚焦透鏡；4—泵浦光源；5—8+1路光纖耦合器；6—雙包層摻銩光纖；7—準直透鏡；8—分束片；9—泵浦光纖；10—泵浦光纖；11—泵浦光纖；12—泵浦光纖；13—耦合器；14—種子光纖；15—泵浦光纖；16—泵浦光纖；17—泵浦光纖；18—泵浦光纖。