[實用新型]超連續譜光源激勵的中紅外超連續譜光纖激光器

有效

• 申請號: 201220385208.6
• 申請日: 2012-08-03
• 公開（公告）號: CN202749673U
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發明（設計）人: 王智勇;高靜;于峰;代京京;葛廷武
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/094
• 代理公司: 北京匯信合知識產權代理有限公司 11335
• 代理人: 夏靜潔

技術領域

本實用新型涉及激光光電子技術領域，尤其涉及一種超連續譜光源激勵的中紅外超連續譜光纖激光器。

背景技術

通常把波長為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用更為廣泛。目前能夠實現3~5μm激光輸出的方法主要有：光學參量振蕩法，差頻振蕩，量子級聯激光器以及氣體激光器。利用光學參量振蕩法實現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現，成本較高；利用差頻振蕩法只能實現低功率的中紅外波段激光輸出，且轉換效率低；量子級聯激光器結構相對簡單，轉換效率相對較高，但是波長不可調諧；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是體積龐大，使用不方便。

針對以上幾種實現中紅外激光的方法的特點，可以利用光纖激光器產生中紅外激光，光纖激光器體積小、重量輕、轉換效率高、使用方便靈活、波長調制范圍大、可以輸出高光束質量高功率的激光。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光纖激光器發展較為成熟，但多為小功率輸出，且激光輸出波長小于4μm，對于波長需求大于4μm的應用受到限制。

目前利用二元硫系玻璃材料光纖產生中紅外超連續譜激光也有所報道，但其激勵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譜激光器的輸出功率基本都是毫瓦量級，輸出功率低，不能實現大功率的中紅外超連續譜激光輸出。

因此，當下需要迫切解決的一個技術問題就是：如何能夠提出一種有效的措施，以解決現有的中紅外超連續譜光纖激光器的輸出功率低及耦合效率低的問題。

實用新型內容

本實用新型提供一種超連續譜光源激勵的中紅外超連續譜光纖激光器，用以解決現有的中紅外超連續譜光纖激光器的輸出功率低及耦合效率低的問題，實現高功率以及高耦合效率的中紅外超連續譜激光輸出。

為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種超連續譜光源激勵的中紅外超連續譜光纖激光器，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出的脈沖激光，通過石英光子晶體光纖產生波長范圍為1000~2300nm的超連續譜激光，所述超連續譜激光作為激勵源，激勵硫系玻璃光纖，產生波長為2000~5000nm的中紅外超連續譜激光輸出。

進一步地，所述的超連續譜光源激勵的中紅外超連續譜光纖激光器還包括放大級，脈沖光纖激光器發出的脈沖激光進入放大級后再通過石英光子晶體光纖產生波長范圍為1000~2300nm的超連續譜激光。

進一步地，所述脈沖光纖激光器的腔型結構包括F-P腔、環形腔以及8字鎖模環形腔。

進一步地，所述放大級為一級或多級放大結構，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。

進一步地，所述放大級根據所采用增益光纖的材料確定自身所采用的半導體激光器激勵源的波長。

進一步地，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械對接、直接熔接或者透鏡聚焦空間耦合方式。

進一步地，當所述硫系玻璃光纖材料色散的零色散波長小于等于2300nm時，所述硫系玻璃光纖為普通單包層單模光纖。

進一步地，當所述硫系玻璃光纖材料色散的零色散波長大于2300nm時，所述硫系玻璃光纖為設置有錐區長度和錐區芯徑的錐形結構或者為帶有空氣孔的光子晶體光纖結構。

進一步地，所述的超連續譜光源激勵的中紅外超連續譜光纖激光器還包括聚焦透鏡，所述聚焦透鏡將超連續譜激光進行聚焦耦合到硫系玻璃光纖產生波長為2000~5000nm的中紅外超連續譜激光輸出，所述聚焦透鏡鍍對1000-2300nm波長激光的增透膜。

綜上，本實用新型所述的方案中使用超連續激光光源激勵硫系玻璃光纖產生中紅外超連續激光，避免使用無法達到高功率的拉曼光纖激光器以及昂貴的摻銩光纖激光器作為激勵源，采用普通的摻鐿、摻鉺或者鉺鐿共摻光纖作為增益光纖能夠實現高功率激光輸出；采用三種耦合方式實現石英光子晶體光纖和硫系玻璃光纖的耦合：，石英光子晶體光纖和硫系玻璃光纖若采用直接機械對接耦合方式，可以減小熔接難度，工藝非常簡單，石英光子晶體光纖和硫系玻璃光纖若采用熔接方式可以實現全光纖結構，使用方便靈活，若在石英光子晶體光纖和硫系玻璃光纖之間熔接一段熔點匹配光纖可以一定程度上減小熔接損耗和提高耦合效率，石英光子晶體光纖和硫系玻璃光纖若采用透鏡空間耦合方式，可以實現高耦合效率的中紅外超連續譜激光輸出。

附圖說明