[發明專利]基于摻銩光纖激光器四倍頻的藍光激光產生方法與裝置

有效

• 申請號: 201310214650.1
• 申請日: 2013-05-31
• 公開（公告）號: CN103311782A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 陶蒙蒙;陳紹武;易愛平;于力;王振寶;楊鵬翎;葉錫生
• 申請（專利權）人: 西北核技術研究所
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/109
• 代理公司: 西安文盛專利代理有限公司 61100
• 代理人: 李中群

技術領域

本發明涉及光學領域，尤其涉及一種基于摻銩光纖激光器四倍頻技術的藍光激光獲得方法與裝置。

背景技術

藍光激光在高密度存儲、水下探測與通信、彩色激光顯示以及醫學等領域都有著重要的應用價值。基于藍光激光波長短，光點面積小的特點，藍光存儲可以將光譜存儲容量大大提高。由于藍光波長處于海水窗口，利用藍光激光進行水下通信是提高潛艇通信速率的一個重要手段。作為三原色之一，藍光激光在顯示領域和生物檢測領域具有重要的作用。

目前獲得藍光激光的手段主要有：

1、半導體激光器直接發射藍光激光。目前，采用ZnSe以及GaN等半導體材料都獲得了藍光輸出。半導體激光器體積小、光電轉換效率高，但是光束質量較差，而且目前功率較低。

2、利用稀土摻雜光纖的上轉換效應獲得藍光激光。目前的上轉換藍光激光器的增益介質大多采用摻Tm或Pr的氧化物與氟化物，該種方法獲得的藍光激光同樣存在著輸出功率較低的問題。

3、倍頻近紅外LD獲得藍光激光。采用對近紅外LD直接倍頻的方式獲得的藍光激光輸出光束質量也不高，而且主要是適合波段的近紅外LD輸出功率不高，故限制了藍光激光的輸出功率。

總之，目前的藍光激光產生方法中，難以獲得在高功率輸出的同時保持較高的光束質量。

發明內容

本發明提供了一種獲得藍光激光的新的方法和裝置，有望獲得較高功率和較好光束質量的藍光激光輸出。

本發明的基本思路是對摻銩光纖激光器四倍頻獲得藍光激光輸出。摻銩光纖激光器發射譜涵蓋了1.8μm～2μm，目前采用大模場面積低數值孔徑的雙包層摻銩光纖激光器的輸出功率可達1kW，同時由于光纖的結構限制，其保持了較好的光束質量，故通過四倍頻技術可以獲得較高功率、且較好光束質量的藍光激光。

本發明的技術解決方案為：

基于摻銩光纖激光器四倍頻的藍光激光產生方法，包括以下步驟：

[1]利用793nm半導體激光器泵浦摻銩光纖，獲得1.8μm～2μm激光輸出；

[2]1.8μm～2μm激光經一級倍頻，得到0.9μm～1μm激光輸出；

[3]0.9μm～1μm激光經二級倍頻，得到450nm～500nm藍光激光輸出。

基于摻銩光纖激光器四倍頻的藍光激光產生裝置，包括摻銩光纖激光器單元、一級倍頻單元和二級倍頻單元；摻銩光纖激光器單元輸出光經過一級倍頻單元和二級倍頻單元倍頻后，產生藍光激光輸出。

上述基于摻銩光纖激光器四倍頻的藍光激光產生裝置中，摻銩光纖激光器單元包括摻銩增益光纖、泵浦合束器、高反光纖光柵、低反光纖光柵和若干只半導體泵浦源；摻銩增益光纖輸入端連接有高反射光纖光柵，輸出端連接有低反射光纖光柵，若干只半導體泵浦源通過泵浦合束器與高反射光纖光柵連接。

上述基于摻銩光纖激光器四倍頻的藍光激光產生裝置中，摻銩光纖激光器單元包括摻銩增益光纖、泵浦合束器、高反光纖光柵和若干只半導體泵浦源；摻銩增益光纖輸入端連接有高反射光纖光柵，輸出端設置有與光纖軸線呈8～10°的切角；若干只半導體泵浦源通過泵浦合束器與高反射光纖光柵連接。

上述基于摻銩光纖激光器四倍頻的藍光激光產生裝置中，一級倍頻單元包括一級倍頻晶體和一級濾光片；摻銩光纖激光器單元輸出光入射到一級倍頻晶體，產生的一級倍頻光透過一級濾光片傳輸至二級倍頻單元。

上述基于摻銩光纖激光器四倍頻的藍光激光產生裝置中，一級倍頻單元包括在出射光軸上布置的凹面雙色鏡、高反凹面鏡和一級倍頻晶體，一級倍頻晶體布置在凹面雙色鏡和高反凹面鏡之間，摻銩增益光纖的輸出光線與出射光軸的呈30～60°夾角，摻銩增益光纖輸出光在凹面雙色鏡、高反凹面鏡）和摻銩增益光纖之間振蕩后，經凹面雙色鏡輸出至二級倍頻單元。

上述基于摻銩光纖激光器四倍頻的藍光激光產生裝置中，二級倍頻單元包括二級倍頻晶體和二級濾光片；一級倍頻光入射至二級倍頻晶體倍頻后入射到二級濾光片，藍光激光透過二級濾光片輸出。

上述基于摻銩光纖激光器四倍頻的藍光激光產生裝置中，摻銩增益光纖為雙包層光纖；一級倍頻晶體）的前、后端設置有準直透鏡；二級倍頻晶體的后端設置有準直透鏡。