[發明專利]小型倍頻可見光光纖激光器

無效

• 申請號: 201210393116.7
• 申請日: 2012-10-16
• 公開（公告）號: CN102891427A
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發明（設計）人: 周軍;郝麗云;漆云鳳;劉馳
• 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: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/042;H01S3/109;H01S3/106
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術領域

本發明涉倍頻光纖激光器，特別是一種小型倍頻可見光光纖激光器。

背景技術

結構緊湊、光束質量好且成本低廉的可見光激光器在顯示、醫療器械、水下通信等許多領域都有著大量的需求。一般可見光激光是通過復雜的光學系統腔內或腔外倍頻來實現，腔內倍頻雖具有較高的轉化效率，但結構太復雜，實現成本很高；腔外單通倍頻雖然結構相對簡單，但是轉化效率低，且兩者都要經過復雜激光調試，結構龐大，機械穩定性不好，不能滿足大批工業化生產的要求。

光纖激光器具有轉化效率高、光束質量，熱管理方便、結構緊湊、便于維修等優點，能夠獲得高功率和高光束質量的激光輸出。

準相位匹配的波導型結構的周期性極倍頻晶體，可以最大限度的利用晶體的非線性系數，將光束縛在波導內，使光經長距離傳播后仍能保持高功率密度，具有很高單程轉化效率，并且可以與光纖激光器的光纖結構很好的匹配，實現全波導結構。2009年，Kiyohide等用平面波導結構的PPLN得到40%的倍頻效率。2008年，Hong?Ky?Nguyen等用橋型波導結構的PPLN得到72.9%倍頻效率。

發明內容

本發明所要解決的問題是克服現有技術的不足，提供一種小型倍頻可見光光纖激光器，該激光器為全波導結構，具有結構緊湊、穩定性高、轉換效率高、方便實用等特點。

采用波長為λ窄譜寬線偏振的光纖激光器作為基頻光源，以波導結構的周期性極化晶體為倍頻晶體，采用光纖纖芯和倍頻晶體波導直接對準的方式，將基頻激光耦合進周期性倍頻晶體的波導結構中，在周期性極化倍頻晶體波導的另一端，同樣通過波導與傳輸光纖纖芯直接對準固定的方式，將倍頻可見激光耦合入傳輸光纖，溫控爐用于控制周期性極化倍頻晶體的工作溫度，以獲得基頻光到倍頻可見光的高效率頻率轉換，通過光纖輸出的經過倍頻的光最后通過準直透鏡系統得到純凈的準直的可見光激光，

本發明的具體技術方案如下：

一種小型倍頻可見光光纖激光器，特點在于其構成依次包括光纖激光器、保偏光隔離器、第一傳輸光纖、周期性極化倍頻晶體、第二傳輸光纖、和準直透鏡系統，所述的周期性極化倍頻晶體置于溫控爐中，所述的第一傳輸光纖的纖芯和所述的周期性極化倍頻晶體的波導直接對準固定，該周期性極化倍頻晶體的波導的另一端與第二傳輸光纖纖芯直接對準固定，所述的光纖激光器是激光波長為λ的線偏振輸出的光纖激光器，所述的周期性極化倍頻晶體為帶有波導結構的準相位匹配波長為λ的倍頻晶體，光纖激光器的線偏振基頻光通過保偏光隔離器后，通過第一傳輸光纖的纖芯和所述的周期性極化倍頻晶體的波導將基頻光耦合到周期性極化倍頻晶體的波導中，經周期性極化倍頻晶體倍頻后，倍頻的可見激光耦合入第二傳輸光纖，并通過準直透鏡系統準直輸出。

所述的光纖激光器為激光波長為λ的線偏振、窄譜寬輸出的光纖激光器，是輸出激光在1微米波段的摻鐿光纖激光器，或輸出激光在1.5微米波段的摻鉺光纖激光器或鉺鐿共摻光纖激光器。

所述的周期性極化倍頻晶體的準相位匹配波長為λ與光纖激光器的輸出波長相匹配，波導的直徑和數值孔徑與傳輸光纖的線芯直徑和數值孔徑相匹配。

所述的周期性極化倍頻晶體的兩個通光端面均鍍有對波長λ和λ/2的減反膜。

所述的周期性極化倍頻晶體為周期性極化鈮酸鋰晶體、摻氧化鎂的周期性極化鈮酸鋰晶體、周期性極化鉭酸鋰晶體、或摻氧化鎂的周期性極化鉭酸鋰晶體。

所述的保偏光隔離器為工作波長覆蓋光纖激光器輸出波長λ的光隔離器，其輸入和輸出光纖均為偏振保持型傳輸光纖。

所述的溫控爐是在一定的溫度范圍內精確溫度控制的溫控爐，周期性極化倍頻晶體置于溫控爐中，通過設定溫控爐的溫度，以確保周期性極化倍頻晶體工作在最佳工作溫度狀態，以獲得基頻光到倍頻可見光的高效率頻率轉換。

所述的傳輸光纖的輸出端面與周期性極化倍頻晶體輸入端面緊靠但不接觸，光纖纖芯與晶體波導精確對準，且偏振方向相匹配；所述的第一傳輸光纖和周期性極化倍頻晶體的位置采用光學膠合的方法或熔接方法固定。

所述的第二傳輸光纖為保偏型傳輸光纖，或非保偏型傳輸光纖；所述的第二傳輸光纖的輸入端面與所述的周期性極化倍頻晶體輸出端面緊靠但不接觸，所述的周期性極化倍頻晶體的晶體波導與所述的第二傳輸光纖的光纖纖芯精確對準，波導的直徑和數值孔徑與傳輸光纖的線芯直徑和數值孔徑相匹配；第二傳輸光纖和周期性極化倍頻晶體的位置采用光學膠合的方法或熔接方法固定。