[發明專利]輸出高功率2微米線偏振激光的摻銩全光纖激光器

有效

• 申請號: 201310395626.2
• 申請日: 2013-09-03
• 公開（公告）號: CN103474868A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 徐劍秋;楊建龍;唐玉龍;李宏強;王堯;羅永鋒
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067
• 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

本發明涉及光纖激光器技術領域，特別是一種輸出高功率2微米線偏振激光的摻銩全光纖激光器。

背景技術

近年來，由于2微米激光在國防、醫療、遙感技術以及生物學研究等領域的廣泛應用，激發了研究其產生手段的熱潮，進而使得2微米激光器在功率、光束質量、商業化等方面有了長足的進步。在這之中，可用來產生2微米激光的摻銩光纖激光器尤為引人注目。這一方面是由于光纖激光器共有的一些優良特性，如熱效應弱、單模運轉、光束質量高以及全光纖化后易于集成為產品等。另一方面則是由于摻銩二氧化硅作為激光增益介質本身所具有的一些特點。首先，摻銩二氧化硅在各波長有多個吸收峰，所以泵浦源的選擇有很大余地。特別是在790納米附近的吸收峰有很大的吸收截面，因此即使采用包層泵浦也可在幾米內充分吸收在此波長范圍的泵浦光，進而產生很高的增益。這就正好可以利用目前也發展得十分迅猛的這個波長范圍的激光二極管作為泵浦源。在這二者的結合下，目前已有公司報道獲得超過1千瓦的兩微米連續光輸出。其次，摻銩二氧化硅在2微米附近有很寬的發射譜，這意味著其具有很寬的波長調諧范圍，前人實驗表明，可輸出從約1850納米到2050納米的激光。此外，寬的發射譜同樣意味其支持超短秒沖輸出。根據傅里葉變化關系，理論上可支持小于100飛秒超短脈沖的產生。再者，800納米附近泵浦光可引發銩的三價陽離子引發能級間的交叉弛豫過程，進而使得泵浦光到激光的量子效率大大提升，理論上接近百分之兩百，實驗中也已獲得約百分之六十的斜效率。如此高的轉化效率使得摻銩激光器在2微米激光產生領域具有主導地位。

盡管已有報道通過全光纖摻銩激光器獲得了超過1千瓦的2微米連續光輸出，但其輸出光是隨機偏振的，無法滿足一些需要線偏振激光的應用如激光雷達、非線性波長轉換等的要求。目前，報道的輸出百瓦以上2微米偏振光的激光器都采用了空間光耦合的方式，這不利于激光器的使用和實現商業化。而易于使用的全光纖激光器目前還未有獲得百瓦級2微米偏振光輸出的報道。此外，為實現偏振光振蕩輸出，目前普遍采用了諧振腔兩端反饋快慢軸波長匹配的方式，這一方式由于受到激光在保偏光纖中傳輸時偏振度的退化、熔接時對軸的精確度等因素的影響很難獲得很高的線偏振度。偏振度的問題同樣出現在了采用傳統的“主功率振蕩放大”構型的激光器中。由于這一類激光器通常有多個放大級，也就意味著需要采用較長的保偏光纖以及多個需要對軸熔接的熔接點，這些因素都是獲得高功率、高線偏振度激光的阻礙。

發明內容

本發明為克服上述采用全光纖結構獲得高功率、高線偏振度2微米激光的困難，提出了一種輸出高功率2微米線偏振激光的摻銩全光纖激光器。

本發明的技術解決方案如下：

一種輸出高功率2微米線偏振激光的摻銩全光纖激光器，其特點在于，包括：N個帶尾纖輸出頭的第一高功率激光二極管、N個帶尾纖輸出頭的第二高功率激光二極管、第一光纖端帽、第二光纖端帽、第一光纖合束器、第二光纖合束器、第一段刻寫了布拉格光柵的無源光纖、第二段刻寫了布拉格光柵的無源光纖、第一段保偏雙包層摻銩光纖、第二段保偏雙包層摻銩光纖和單偏光纖；

上述各元件的連接關系如下：

所述的N個第一高功率激光二極管的輸出端分別經N段第一泵浦光纖與第一光纖合束器的第一泵浦光輸入端、第二泵浦光輸入端、……、第N泵浦光輸入端連接，該第一光纖合束器的信號光輸入端與所述的第一光纖端帽連接，第一光纖合束器的信號光輸出端依次經所述的第一段刻寫了布拉格光柵的無源光纖、第一段保偏雙包層摻銩光纖、單偏光纖、第二段保偏雙包層摻銩光纖和第二段刻寫了布拉格光柵的無源光纖與所述的第二光纖合束器的信號光輸入端連接，所述的N個第二高功率激光二極管的輸出端分別經N段第二泵浦光纖與第二光纖合束器的第一泵浦光輸入端、第二泵浦輸入端、……、第N泵浦光輸入端連接，該第二光纖合束器的信號光輸出端與第二光纖端帽連接。

所述的第一保偏雙包層摻銩光纖和第二保偏雙包層摻銩光纖纖芯中銩的三價陽離子的摻雜重量比均大于等于百分之一。

第一段刻寫了布拉格光柵的無源光纖對激光波長處的光反射率大于等于95%，所述的第二段刻寫了布拉格光柵的無源光纖對激光波長處的光反射率小于等于20%。

所述的第一段刻寫了布拉格光柵的無源光纖、第二段刻寫了布拉格光柵的無源光纖中布拉格光柵的反射線寬分別小于0.5納米。

所述的第一光纖合束器和第二光纖合束器的泵浦光輸入端個數為N=2、6、12或18。