專利名稱：一種藍(lán)綠光輸出的上轉(zhuǎn)換光纖激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光纖激光器，尤其是涉及一種藍(lán)綠光輸出的上轉(zhuǎn)換光纖激光器。
背景技術(shù)：
藍(lán)綠光波段激光在高密度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、海底通信、大屏幕顯示、三維顯示、檢測、生 命科學(xué)、光纖傳感、激光醫(yī)療等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值。目前，商業(yè)化的固體激光器 激光波長主要在近紅外和紅外波段。在固體激光器中想要獲得藍(lán)綠激光輸出，主要有以 下三種方法(1)直接利用寬禁帶半導(dǎo)體材料直接制作藍(lán)綠波段的半導(dǎo)體激光器；(2) 利用非線性頻率變換技術(shù)對固體激光進(jìn)行倍頻；(3)利用上轉(zhuǎn)換技術(shù)在摻稀土的晶體或 玻璃中實(shí)現(xiàn)藍(lán)綠激光輸出。對于可見波段的半導(dǎo)體激光二極管(LD)，藍(lán)、綠光LD的 研制需要昂貴的設(shè)備和襯底材料，同時(shí)LD的光束質(zhì)量不盡人意，在許多應(yīng)用領(lǐng)域受到 了限制；而由LD泵浦的倍頻固體激光器，需要非線性晶體材料進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換，雖然光 束質(zhì)量很好，輸出功率也很高，但系統(tǒng)較復(fù)雜。近年來，人們利用發(fā)光中的頻率上轉(zhuǎn)換 機(jī)制，大力發(fā)展具有藍(lán)綠光輸出上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，所采用的泵浦源一般為近紅外高功率 半導(dǎo)體激光器。另外，與稀土摻雜的玻璃和晶體激光器相比，光纖激光器具有體積小、 輸出波長多、可調(diào)諧范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。利用上轉(zhuǎn)換光纖制作的光纖激光器還具有結(jié)構(gòu)簡單、 效率高、成本低的優(yōu)點(diǎn)。
藍(lán)綠光光纖激光器是利用稀土離子上轉(zhuǎn)換的發(fā)光機(jī)理，即采用波長較長的激發(fā)光照
射摻雜的稀土離子的樣品時(shí)，發(fā)射出波長小于激發(fā)光波長的光。稀土離子的上轉(zhuǎn)換發(fā)光
機(jī)制一般可以分為激發(fā)態(tài)吸收、能量轉(zhuǎn)移和光子雪崩過程。目前，能獲得藍(lán)光輸出的稀
土離子主要有Tit^+和P一+兩種，獲得綠光輸出的稀土離子主要有E一+離子。為了提高泵
浦吸收效率，往往在稀土離子中共摻其它的敏化離子，如Yl^+離子。
現(xiàn)有的藍(lán)綠光輸出的稀土摻雜的上轉(zhuǎn)換光纖激光器其工作介質(zhì)主要以ZriVBaF2
-LaF3-AlF3-NaF的氟化物玻璃(ZBLAN)體系為主。氟化物玻璃體系之所以成為人們青
睞的上轉(zhuǎn)換發(fā)光基質(zhì)材料，是因?yàn)榫哂休^低的聲子能量，較低的聲子能量能夠降低玻璃
在泵浦過程中無輻射馳豫的幾率，提高稀土離子中間亞穩(wěn)態(tài)能級的熒光壽命，從而有效
提高上轉(zhuǎn)換發(fā)光的效率。但氟化物玻璃較差的化學(xué)穩(wěn)定性和較低的機(jī)械強(qiáng)度為其實(shí)際應(yīng)
用帶來了極大的困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠減少諧振腔內(nèi)損耗，并易于調(diào)整光路的 藍(lán)綠光輸出的上轉(zhuǎn)換光纖激光器。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為 一種藍(lán)綠光輸出的上轉(zhuǎn)換光纖激光 器，包括泵浦源、輸入耦合透鏡、輸出耦合透鏡、諧振腔和稀土離子摻雜光纖，所述的 諧振腔包括輸入腔片和輸出腔片，該激光器還包括滑動(dòng)導(dǎo)軌，所述的滑動(dòng)導(dǎo)軌上設(shè)置有 五維光學(xué)調(diào)整架、四維光學(xué)調(diào)整架和二維光學(xué)調(diào)整架，所述的輸入腔片貼近所述的稀土
離子摻雜光纖的輸入端面設(shè)置，所述的輸出腔片貼近所述的稀土離子摻雜光纖的輸出端 面設(shè)置，所述的稀土離子摻雜光纖的兩端面分別固定在所述的五維光學(xué)調(diào)整架上，所述 的輸入耦合透鏡和所述的輸出耦合透鏡固定在所述的四維光學(xué)調(diào)整架上，所述的輸入腔 片和所述的輸出腔片固定在所述的二維光學(xué)調(diào)整架上。
所述的稀土離子摻雜光纖的材料基質(zhì)為具有低聲子能量的碲酸鹽玻璃。
所述的稀土離子摻雜光纖的結(jié)構(gòu)為雙包層光纖。
所述的稀土離子摻雜光纖的纖芯中摻雜的稀土離子為Tm3+、 Pr3+、 Er^中的任一種 與Yl^+的混合物。
所述的輸入耦合透鏡的表面上鍍有980nm波長的增透膜，所述的輸出耦合透鏡的表 面上鍍有548nm波長的增透膜。
所述的輸入腔片的表面上鍍有對980nm波長增透和對548nm波長高反射的雙色膜， 所述的輸出腔片的表面上鍍有對548nm波長透過率為98o/。和對980nm波長高反射的雙色 膜。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于將輸入腔片貼近稀土離子摻雜光纖的輸入端面 設(shè)置，將輸出腔片貼近稀土離子摻雜光纖的輸出端面設(shè)置，可以有效的減少諧振腔內(nèi)的 損耗；稀土離子摻雜光纖的材料基質(zhì)采用具有低聲子能量的碲酸鹽玻璃，由于碲酸鹽玻 璃材料熔點(diǎn)高，泵浦源泵浦碲酸鹽玻璃光纖時(shí)端面損傷閾值高，不易損傷光纖；滑動(dòng)導(dǎo) 軌、五維光學(xué)調(diào)整架、四維光學(xué)調(diào)整架和二維光學(xué)調(diào)整架的設(shè)置，使得通過調(diào)整稀土離 子摻雜光纖、輸入腔片、輸出腔片、輸入耦合透鏡和輸出耦合透鏡的位置，輕松的實(shí)現(xiàn) 光路的調(diào)整。


圖1為本發(fā)明激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
如圖1所示， 一種藍(lán)綠光輸出的上轉(zhuǎn)換光纖激光器，包括泵浦源l、輸入耦合透鏡 2、輸出耦合透鏡6、諧振腔(圖中未示出)和稀土離子摻雜光纖4，其中，泵浦源l為 一臺(tái)輸出功率為5W、輸出波長為980nm的半導(dǎo)體激光器(LD);輸入耦合透鏡2的表 面上鍍有980nm波長的增透膜，輸出耦合透鏡6的表面上鍍有548nm波長的增透膜； 諧振腔包括輸入腔片3和輸出腔片5，輸入腔片3的表面上鍍有對980nm波長增透和對 548nm波長高反射的雙色膜，輸出腔片5的表面上鍍有對548nm波長透過率為98%和 對980nm波長高反射的雙色膜；稀土離子摻雜光纖4的結(jié)構(gòu)為雙包層光纖，纖芯中摻雜 有E,和Yb"稀土離子，E一+禾口 Y^+稀土離子的摻雜濃度分別為3000ppm和20000ppm， 纖芯的直徑為5(Vm，內(nèi)包層直徑為150|xm，光纖長度為40cm。在此，摻雜E一+和Yb3+ 稀土離子，輸出的是綠光。若要輸出藍(lán)光，則可在纖芯中共摻Tt^+和Yb3+,或P,和 Yb3+。在此具體實(shí)施例中，高反射是指反射率高于99.5%以上。
該激光器還包括滑動(dòng)導(dǎo)軌7，滑動(dòng)導(dǎo)軌7上設(shè)置有五維光學(xué)調(diào)整架(圖中未示出)、 上下左右俯仰方位可調(diào)的四維光學(xué)調(diào)整架(圖中未示出)和上下左右平動(dòng)的二維光學(xué)調(diào) 整架(圖中未示出)，輸入腔片3貼近稀土離子摻雜光纖4的輸入端面設(shè)置，輸出腔片5 貼近稀土離子摻雜光纖4的輸出端面設(shè)置，稀土離子摻雜光纖4的兩端面分別固定在五 維光學(xué)調(diào)整架上，輸入耦合透鏡2和輸出耦合透鏡6固定在四維光學(xué)調(diào)整架上，輸入腔 片3和輸出腔片5固定在二維光學(xué)調(diào)整架上，這種結(jié)構(gòu)易于調(diào)整光路實(shí)現(xiàn)激光振蕩。五 維光學(xué)調(diào)整架、四維光學(xué)調(diào)整架和二維光學(xué)調(diào)整架均采用現(xiàn)有技術(shù)。
在此具體實(shí)施例中，稀土離子摻雜光纖的材料基質(zhì)采用具有低聲子能量的以Te02 成分為主的碲酸鹽玻璃，由于碲酸鹽玻璃材料熔點(diǎn)高，泵浦源1泵浦碲酸鹽玻璃光纖時(shí) 端面損傷閾值高，不易損傷光纖。
該激光器的調(diào)節(jié)過程為通過四維光學(xué)調(diào)整架，利用光學(xué)自準(zhǔn)方法將輸入耦合透鏡 2調(diào)到與泵浦源1發(fā)出的激光垂直且同軸；放入稀土離子摻雜光纖4，并將稀土離子摻 雜光纖4的兩端面固定在五維光學(xué)調(diào)整架上，調(diào)節(jié)五維光學(xué)調(diào)整架，使稀土離子摻雜光 纖4的輸入端面與泵浦源1發(fā)出的激光垂直且同軸，此時(shí)，注入激光，并逐漸增加泵浦 源的功率，達(dá)到激光閾值時(shí)出現(xiàn)綠色激光或藍(lán)色激光，調(diào)節(jié)稀土離子摻雜光纖4的輸出 端面與輸出耦合透鏡6同軸，即可獲得平行的綠色或藍(lán)色圓光斑。
權(quán)利要求
1、一種藍(lán)綠光輸出的上轉(zhuǎn)換光纖激光器，包括泵浦源、輸入耦合透鏡、輸出耦合透鏡、諧振腔和稀土離子摻雜光纖，所述的諧振腔包括輸入腔片和輸出腔片，其特征在于該激光器還包括滑動(dòng)導(dǎo)軌，所述的滑動(dòng)導(dǎo)軌上設(shè)置有五維光學(xué)調(diào)整架、四維光學(xué)調(diào)整架和二維光學(xué)調(diào)整架，所述的輸入腔片貼近所述的稀土離子摻雜光纖的輸入端面設(shè)置，所述的輸出腔片貼近所述的稀土離子摻雜光纖的輸出端面設(shè)置，所述的稀土離子摻雜光纖的兩端面分別固定在所述的五維光學(xué)調(diào)整架上，所述的輸入耦合透鏡和所述的輸出耦合透鏡固定在所述的四維光學(xué)調(diào)整架上，所述的輸入腔片和所述的輸出腔片固定在所述的二維光學(xué)調(diào)整架上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種藍(lán)綠光輸出的上轉(zhuǎn)換光纖激光器，其特征在于所述 的稀土離子摻雜光纖的材料基質(zhì)為具有低聲子能量的碲酸鹽玻璃。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種藍(lán)綠光輸出的上轉(zhuǎn)換光纖激光器，其特征在于所述 的稀土離子摻雜光纖的結(jié)構(gòu)為雙包層光纖。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種藍(lán)綠光輸出的上轉(zhuǎn)換光纖激光器，其特征在于所述 的稀土離子摻雜光纖的纖芯中摻雜的稀土離子為Tm3+、 Pr3+、 E一+中的任一種與Yb"的 混合物。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種藍(lán)綠光輸出的上轉(zhuǎn)換光纖激光器，其特征在于所述 的輸入耦合透鏡的表面上鍍有980nm波長的增透膜，所述的輸出耦合透鏡的表面上鍍有 548nm波長的增透膜。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種藍(lán)綠光輸出的上轉(zhuǎn)換光纖激光器，其特征在于所述 的輸入腔片的表面上鍍有對980nm波長增透和對548mn波長高反射的雙色膜，所述的 輸出腔片的表面上鍍有對548nm波長透過率為98%和對980nm波長高反射的雙色膜。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種藍(lán)綠光輸出的上轉(zhuǎn)換光纖激光器，包括泵浦源、輸入和輸出耦合透鏡、諧振腔和稀土離子摻雜光纖，諧振腔包括輸入和輸出腔片，該激光器還包括滑動(dòng)導(dǎo)軌，滑動(dòng)導(dǎo)軌上設(shè)置有五維、四維和二維光學(xué)調(diào)整架，輸入腔片貼近光纖的輸入端面設(shè)置，輸出腔片貼近光纖的輸出端面設(shè)置，光纖的兩端面分別固定在五維光學(xué)調(diào)整架上，輸入和輸出耦合透鏡固定在四維光學(xué)調(diào)整架上，輸入和輸出腔片固定在二維光學(xué)調(diào)整架上，優(yōu)點(diǎn)在于將輸入腔片貼近光纖的輸入端面設(shè)置，輸出腔片貼近光纖的輸出端面設(shè)置，可有效減少諧振腔內(nèi)的損耗；滑動(dòng)導(dǎo)軌及五維、四維和二維光學(xué)調(diào)整架的設(shè)置，使得通過調(diào)整光纖、輸入和輸出腔片、輸入和輸出耦合透鏡的位置，實(shí)現(xiàn)光路調(diào)整。
文檔編號H01S3/067GK101420100SQ200810162389
公開日2009年4月29日 申請日期2008年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月25日
發(fā)明者徐鐵峰, 戴世勛, 燕 楊, 祥 沈, 王訓(xùn)四, 聶秋華 申請人:寧波大學(xué)