[發(fā)明專利]超連續(xù)譜光源激勵(lì)的中紅外超連續(xù)譜光纖激光器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210276184.5
• 申請(qǐng)日: 2012-08-03
• 公開（公告）號(hào): CN102820606A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王智勇;高靜;于峰;代京京;葛廷武
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H01S3/067
• 分類號(hào): H01S3/067;H01S3/094
• 代理公司: 北京匯信合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11335
• 代理人: 夏靜潔

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光光電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種超連續(xù)譜光源激勵(lì)的中紅外超連續(xù)譜光纖激光器。

背景技術(shù)

通常把波長(zhǎng)為3~25μm的波段定義為中紅外波段，其中3~5μm波段的中紅外激光應(yīng)用更為廣泛。目前能夠?qū)崿F(xiàn)3~5μm激光輸出的方法主要有：光學(xué)參量振蕩法，差頻振蕩，量子級(jí)聯(lián)激光器以及氣體激光器。利用光學(xué)參量振蕩法實(shí)現(xiàn)中紅外波段激光輸出，需要使用超短脈沖激光泵浦源以及非線性晶體材料實(shí)現(xiàn)，成本較高；利用差頻振蕩法只能實(shí)現(xiàn)低功率的中紅外波段激光輸出，且轉(zhuǎn)換效率低；量子級(jí)聯(lián)激光器結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)換效率相對(duì)較高，但是波長(zhǎng)不可調(diào)諧；典型的中紅外氣體激光器有CO氣體激光器和CO₂氣體激光器，但是氣體激光器的缺點(diǎn)是體積龐大，使用不方便。

針對(duì)以上幾種實(shí)現(xiàn)中紅外激光的方法的特點(diǎn)，可以利用光纖激光器產(chǎn)生中紅外激光，光纖激光器體積小、重量輕、轉(zhuǎn)換效率高、使用方便靈活、波長(zhǎng)調(diào)制范圍大、可以輸出高光束質(zhì)量高功率的激光。由于中紅外材料以及摻雜工藝水平的限制，目前常用的稀土離子摻雜的ZBLAN光纖激光器發(fā)展較為成熟，但多為小功率輸出，且激光輸出波長(zhǎng)小于4μm，對(duì)于波長(zhǎng)需求大于4μm的應(yīng)用受到限制。

目前利用二元硫系玻璃材料光纖產(chǎn)生中紅外超連續(xù)譜激光也有所報(bào)道，但其激勵(lì)源多采用拉曼光纖激光器或者摻銩的光纖激光器，但是該中紅外光纖超連續(xù)譜激光器的輸出功率基本都是毫瓦量級(jí)，輸出功率低，不能實(shí)現(xiàn)大功率的中紅外超連續(xù)譜激光輸出。

因此，當(dāng)下需要迫切解決的一個(gè)技術(shù)問(wèn)題就是：如何能夠提出一種有效的措施，以解決現(xiàn)有的中紅外超連續(xù)譜光纖激光器的輸出功率低及耦合效率低的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種超連續(xù)譜光源激勵(lì)的中紅外超連續(xù)譜光纖激光器，用以解決現(xiàn)有的中紅外超連續(xù)譜光纖激光器的輸出功率低及耦合效率低的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)高功率以及高耦合效率的中紅外超連續(xù)譜激光輸出。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種超連續(xù)譜光源激勵(lì)的中紅外超連續(xù)譜光纖激光器，具體包括脈沖光纖激光器、石英光子晶體光纖和硫系玻璃光纖，其中，所述脈沖光纖激光器發(fā)出的脈沖激光，通過(guò)石英光子晶體光纖產(chǎn)生波長(zhǎng)范圍為1000~2300nm的超連續(xù)譜激光，所述超連續(xù)譜激光作為激勵(lì)源，激勵(lì)硫系玻璃光纖，產(chǎn)生波長(zhǎng)為2000~5000nm的中紅外超連續(xù)譜激光輸出。

進(jìn)一步地，所述的超連續(xù)譜光源激勵(lì)的中紅外超連續(xù)譜光纖激光器還包括放大級(jí)，脈沖光纖激光器發(fā)出的脈沖激光進(jìn)入放大級(jí)后再通過(guò)石英光子晶體光纖產(chǎn)生波長(zhǎng)范圍為1000~2300nm的超連續(xù)譜激光。

進(jìn)一步地，所述脈沖光纖激光器根據(jù)輸出的超連續(xù)譜的波長(zhǎng)和功率的要求，選擇不同腔型結(jié)構(gòu)的脈沖光纖激光器，其腔型結(jié)構(gòu)包括F-P腔、環(huán)形腔以及8字鎖模環(huán)形腔。

進(jìn)一步地，所述放大級(jí)根據(jù)需要輸出的超連續(xù)譜的波長(zhǎng)和功率，選擇一級(jí)或多級(jí)放大結(jié)構(gòu)，所采用的增益光纖包括摻鉺的雙包層光纖、鉺鐿共摻雙包層光纖和摻鐿的雙包層光纖。

進(jìn)一步地，所述放大級(jí)根據(jù)自身所采用的增益光纖的材料確定自身所采用的半導(dǎo)體激光器激勵(lì)源的波長(zhǎng)。

進(jìn)一步地，所述石英光子晶體光纖和硫系玻璃光纖的連接方式為直接機(jī)械對(duì)接、直接熔接或者透鏡聚焦空間耦合方式。

進(jìn)一步地，當(dāng)所述硫系玻璃光纖材料色散的零色散波長(zhǎng)小于等于2300nm時(shí)，所述硫系玻璃光纖為普通單包層單模光纖。

進(jìn)一步地，當(dāng)所述硫系玻璃光纖材料色散的零色散波長(zhǎng)大于2300nm時(shí)，所述硫系玻璃光纖為設(shè)置有錐區(qū)長(zhǎng)度和錐區(qū)芯徑的錐形結(jié)構(gòu)或者為帶有空氣孔的光子晶體光纖結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述的超連續(xù)譜光源激勵(lì)的中紅外超連續(xù)譜光纖激光器，還包括聚焦透鏡，所述聚焦透鏡將超連續(xù)譜激光進(jìn)行聚焦耦合到硫系玻璃光纖產(chǎn)生波長(zhǎng)為2000~5000nm的中紅外超連續(xù)譜激光輸出，所述聚焦透鏡鍍對(duì)1000-2300nm波長(zhǎng)激光的增透膜。