[發(fā)明專利]摻銩光纖激光器泵浦的增益開關(guān)激光器

在審

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• 申請日: 2019-01-20
• 公開（公告）號: CN109687276A
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王璞;劉鷹;卜祥寶
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H01S3/094
• 分類號: H01S3/094;H01S3/0941
• 代理公司: 北京思海天達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

本發(fā)明公開了一種摻銩光纖激光器泵浦的增益開關(guān)激光器，包括依次連接的脈沖發(fā)生器、偏置T形電路驅(qū)動、納米脈沖泵浦源和第一光纖隔離器，第一光纖隔離器的輸出端與光纖合束器的第一輸入端連接，光纖合束器的輸出端、第一光纖布拉格光柵、增益光纖和第二光纖布拉格光柵依次連接，光纖合束器的第二輸入端連接有第一半導(dǎo)體激光器，第二光纖布拉格光柵的輸出端輸出光纖到Cr:ZnSe/S晶體，最終輸出激光。本發(fā)明使用混合泵浦增益開關(guān)技術(shù)的1908納米短波長激光來泵浦Cr:ZnSe/S晶體，不僅降低了泵浦脈沖光的閾值能量，而且輸出的2微米激光相較于調(diào)Q、鎖模技術(shù)產(chǎn)生的2微米激光時域狀態(tài)更加穩(wěn)定。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于增益開關(guān)激光器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種摻銩光纖激光器泵浦的增益開關(guān)激光器。

背景技術(shù)

目前，在2微米人眼安全波段工作的激光器在科學(xué)研究和工業(yè)應(yīng)用中引起了極大的興趣，例如在傳感、光譜學(xué)、材料加工應(yīng)用和非線性頻率轉(zhuǎn)換領(lǐng)域。2微米波段具有豐富的分子吸收譜線，匹配該吸收波長的激光源對于大氣激光雷達感測以及醫(yī)學(xué)外科應(yīng)用非常有用。 1908納米的激光是1.9微米波段激光的一個重要分支，因為1908納米的激光器可以通過泵浦Cr:ZnSe/S、Ho:YAG以及其他非線性晶體產(chǎn)生2微米波段的激光。然后，2微米的激光器可以通過泵浦ZGP晶體產(chǎn)生3微米到5微米的激光。3微米到5微米的中紅外激光器廣泛應(yīng)用于光電對抗和激光雷達系統(tǒng)。通常，通過兩種方式之一獲得1908 納米的激光：使用固態(tài)激光器或光纖激光器。然而，損耗和熱效應(yīng)會導(dǎo)致固態(tài)激光器顯示出較低的光學(xué)效率和較差的光束質(zhì)量因子。相比而言，全光纖激光器具有較低的損耗和熱效應(yīng)，這意味著它們具有更高的光學(xué)效率、輸出功率和更好的光束質(zhì)量因子。此外，全光纖激光器具有結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，操作簡單，光束質(zhì)量好等諸多優(yōu)點。

最近，采用增益開關(guān)技術(shù)產(chǎn)生脈沖的方式逐漸成為熱點，隨之而來產(chǎn)生了大量的相關(guān)研究和應(yīng)用。借助于光纖良好的散熱性能，摻銩光纖激器在高功率運轉(zhuǎn)方面具有獨特優(yōu)勢。摻銩增益光纖主要有780 納米到800納米、1200納米、1550到1750納米三個吸收帶，1550 到1750納米的吸收帶與摻鉺光纖激器的發(fā)射帶重疊，選用摻鉺光纖激器帶間(in-band)泵浦摻銩光纖，可以得到非常低的泵浦量子損耗和較高的泵浦斜效率(70％到80％)，但無法獲得高的脈沖能量。

相比于1550納米吸收帶，780納米到800納米光源可以直接使用商業(yè)的AlGaAs高功率半導(dǎo)體激光器進行泵浦，使用800納米激光泵浦，激發(fā)態(tài)銩離子可以與基態(tài)銩離子作用產(chǎn)生兩個f能級的銩離子，也就是“二到一”交叉馳豫過程。這個過程增加泵浦光的光光轉(zhuǎn)換效率，使摻銩介質(zhì)的光光轉(zhuǎn)換效率理論值達到了的光轉(zhuǎn)換效率理論值達到了的光轉(zhuǎn)換效率理論值達到了的光轉(zhuǎn)換效率理論值達到80％，這使得摻銩光纖激光器可以在高功率下運轉(zhuǎn)，同時可以作為向中紅外光譜轉(zhuǎn)換的理想光源。但同時800納米泵浦的輸出脈沖由于“二到一”交叉弛豫過程使其在時域上不如1550納米波長泵浦的輸出脈沖規(guī)則，給應(yīng)用帶來了不便。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種摻銩光纖激光器泵浦的增益開關(guān)激光器。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種摻銩光纖激光器泵浦的增益開關(guān)激光器，包括依次連接的脈沖發(fā)生器、偏置T形電路驅(qū)動、納米脈沖泵浦源和第一光纖隔離器，所述第一光纖隔離器的輸出端與光纖合束器的第一輸入端連接，所述光纖合束器的輸出端、第一光纖布拉格光柵、增益光纖和第二光纖布拉格光柵依次連接，所述光纖合束器的第二輸入端連接有第一半導(dǎo)體激光器，所述第二光纖布拉格光柵的輸出端輸出光纖到Cr:ZnSe/S晶體，最終輸出激光。

作為優(yōu)選，所述光纖合束器的第三輸入端連接有第二半導(dǎo)體激光器；所述納米脈沖泵浦源和第一光纖隔離器之間設(shè)有依次連接的第二光纖隔離器、波分復(fù)用器和摻鉺光纖/鉺鐿共摻光纖，所述波分復(fù)用器的第一輸入端與第二光纖隔離器的輸出端連接，所述波分復(fù)用器的第二輸入端和第三輸入端分別連接有第三半導(dǎo)體激光器和第四半導(dǎo)體激光器。