全光纖雙波長中紅外激光器的制造方法
【專利摘要】全光纖雙波長中紅外激光器，屬于光纖激光器制造【技術(shù)領(lǐng)域】，為解決目前中紅外激光器穩(wěn)定性差、實用性不強的問題，該激光器為1565nm大功率光纖激光泵浦源與波分復(fù)用器的端口a連接，波分復(fù)用器的端口b與單模摻銩光纖的一端連接；波分復(fù)用器的端口c與F-P光纖濾波器的一端連接，F(xiàn)-P光纖濾波器的另一端與光纖隔離器的輸入端連接，光纖隔離器的輸出端與光纖分束器的第一端口連接，光纖分束器的第二端口與單模摻銩光纖的另一端連接作為反饋，偏振控制器將單模摻銩光纖與光纖分束器的第二端口之間的部分光纖夾入其內(nèi)且不截斷光纖，光纖分束器的第三端口作為激光器的輸出端口，上述結(jié)構(gòu)形成環(huán)形腔；本發(fā)明可以應(yīng)用于醫(yī)療、探測及雷達等領(lǐng)域。
【專利說明】全光纖雙波長中紅外激光器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光纖激光器制造【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種全光纖結(jié)構(gòu)的中紅外環(huán)形腔雙波長光纖激光器，其輸出波長1.9 μ m和3.8 μ m，可以應(yīng)用于醫(yī)療、探測及雷達等諸多領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]位于2-5 μ m的中紅外激光位于大氣窗口，對煙霧的穿透能力強，覆蓋瓦斯等危險氣體的一部分吸收光譜，在大氣探測、遙感、激光醫(yī)療、大氣通信、激光雷達等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。中紅外光纖激光器是目前最急需的激光技術(shù)之一，采用摻銩光纖做激光增益介質(zhì)，由于Tm3+離子間存在著的交叉馳豫過程，N1, N0 — N3, N3的交叉馳豫率隨著Tm3+的摻雜濃度增加迅速增長，高摻雜濃度時，交叉馳豫過程加強，對于NpN3和Ntl的光譜參數(shù)產(chǎn)生很大影響，摻Tm光纖激光器能夠獲得中紅外波段激光。
[0003]1565nm光纖激光泵浦的單包層摻銩環(huán)形腔光纖激光器能獲得高效率的中紅外激光輸出。目前，中紅外激光常用KTP、周期極化鈮酸鋰(PPLN)、ZGP等晶體光學(xué)參量振蕩(OPO)或者ZBLAN光纖的非線性效應(yīng)產(chǎn)生。而摻銩光纖激光器均為2 μ m波段，未見3.5 μ m以上波段中紅外光纖激光器研究。非全光纖結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)穩(wěn)定性差、實用性不強。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決目前中紅外激光器穩(wěn)定性差、實用性不強的問題，本發(fā)明提供了一種全光纖結(jié)構(gòu)的中紅外雙波長摻錢激光器，其獲得輸出波長1.9 μ m和3.8 μ m,易于與光纖系統(tǒng)集成。
[0005]本發(fā)明米取如下技術(shù)方案:全光纖雙波長中紅外激光器，包括1565nm大功率光纖激光泵浦源、波分復(fù)用器、單模摻銩光纖、偏振控制器、F-P光纖濾波器、光纖隔離器和光纖分束器，其特征是，1565nm大功率光纖激光泵浦源與波分復(fù)用器的端口 a連接，波分復(fù)用器的端口 b與單模摻銩光纖的一端連接；波分復(fù)用器的端口 c與F-P光纖濾波器的一端連接，F(xiàn)-P光纖濾波器的另一端與光纖隔離器的輸入端連接，光纖隔離器的輸出端與光纖分束器的第一端口連接，光纖分束器的第二端口與單模摻銩光纖的另一端連接作為反饋，偏振控制器將單模摻銩光纖與光纖分束器的第二端口之間的部分光纖夾入其內(nèi)且不截斷光纖，光纖分束器的第三端口作為激光器的輸出端口，上述結(jié)構(gòu)形成環(huán)形腔。
[0006]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明中1565nm大功率光纖激光泵浦源I通過波分復(fù)用器2的端口 a201和端口 b202進入單模摻銩光纖3產(chǎn)生反向發(fā)射光譜，反向發(fā)射光譜經(jīng)過F-P光纖濾波器5和光纖隔離器6濾波，再經(jīng)光纖分束器7的第一端口 701和第二端口 702的反饋，形成光放大，通過偏振控制器4調(diào)節(jié)激光諧振腔內(nèi)偏振態(tài)，光纖分束器7的第三端口703可輸出雙波長中紅外激光。
[0007]本發(fā)明克服了現(xiàn)有固體參量振蕩中紅外激光器的不足，減少了非光纖器件連接帶來的腔內(nèi)損耗增加等問題。[0008]本發(fā)明采用全光纖結(jié)構(gòu)，損耗低，成本低，易于與光纖系統(tǒng)集成。本發(fā)明獲得的中紅外激光穩(wěn)定性好，具有較高的性價比。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明全光纖雙波長中紅外激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖2為所述1565nm大功率光纖激光泵浦源的結(jié)構(gòu)不意圖。
[0011]圖3為本發(fā)明全光纖雙波長中紅外激光的輸出光譜圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明。
[0013]如圖1所示，本發(fā)明全光纖雙波長中紅外激光器，其由1565nm大功率光纖激光泵浦源1、波分復(fù)用器2、單模摻錢光纖3、偏振控制器4、F-P光纖濾波器5、光纖隔離器6和光纖分束器7連接而成環(huán)形激光諧振腔，其連接關(guān)系為:
[0014]1565nm大功率光纖激光泵浦源I與波分復(fù)用器2的端口 a201連接，波分復(fù)用器2的端口 b202與單模摻銩光纖3的一端連接；波分復(fù)用器2的端口 c203與F-P光纖濾波器5的一端連接，F(xiàn)-P光纖濾波器5的另一端與光纖隔離器6的輸入端連接,光纖隔離器6的輸出端與光纖分束器7的第一端口 701連接，光纖分束器7的第二端口 702與單模摻銩光纖3的另一端連接作為反饋，偏振控制器4將單模摻銩光纖3與光纖分束器7的第二端口702之間的部分光纖夾入其內(nèi)且不截斷光纖，光纖分束器7的第三端口 703作為激光器的輸出端口，形成的環(huán)形腔采用全光纖結(jié)構(gòu)，其中各部件均通過光纖熔接的方法連接。
[0015]如上連接，波分復(fù)用器2、單模摻錢光纖3、偏振控制器4、F-P光纖濾波器5、光纖隔離器6、光纖分束器7連接形成了環(huán)形腔。
[0016]如圖2所示，1565nm大功率光纖激光泵浦源，其由1565nm半導(dǎo)體激光二極管101、1560nm光纖隔離器102、高功率摻鉺光纖放大器103和1560nm高功率光纖隔離器104連接而成，其連接關(guān)系為:
[0017]1565nm半導(dǎo)體激光二極管101的輸出端口與1560nm光纖隔離器102的輸入端口連接，1560nm光纖隔離器102的輸出端口與高功率摻鉺光纖放大器103的輸入端口連接，高功率摻鉺光纖放大器103的輸出端口與1560nm高功率光纖隔離器104的輸入端口連接，1560nm高功率光纖隔離器104的輸出端口作為1565nm光纖激光泵浦源I的輸出端口。
[0018]所述1565nm大功率光纖激光泵浦源1，其形成的大功率光纖激光泵浦源采用全光纖結(jié)構(gòu)，其中各部件均通過光纖熔接的方法連接。
[0019]上述1565nm大功率光纖激光泵浦源1、波分復(fù)用器2、單模摻錢光纖3、偏振控制器
4、F-P光纖濾波器5、光纖隔離器6和光纖分束器7等器件均采用現(xiàn)有技術(shù)。
[0020]所述的波分復(fù)用器2的端口 a201為波長1560nm端口，端口 b202為中紅外波長端口，端口 c203為波分復(fù)用端口。
[0021]所采用的單模摻銩光纖3數(shù)值孔徑為0.15，芯徑9 μ m，外徑125 μ m, 1565nm波段峰值吸收系數(shù)16dB/m。
[0022]偏振控制器4采用手動擠壓式偏振控制器，用來調(diào)整激光環(huán)形腔內(nèi)偏振態(tài)，以提高輸出光纖激光的功率。[0023]F-P光纖濾波器5在激光環(huán)形腔內(nèi)用來選擇振蕩激光波長。
[0024]光纖隔離器6可以在腔內(nèi)確保信號單向傳輸，并能降低噪聲，提高信噪比。
[0025]光纖分束器7的第二端口 702為20%功率輸出端，第三端口 703為80%功率輸出端。第三端口 703輸出的激光采用紅外光纖光譜分析儀和紅外光功率計測量。
[0026]當(dāng)1565nm大功率光纖激光泵浦源I通過波分復(fù)用器2的端口 a201和端口 b202泵浦單模摻銩光纖3時，在光纖中產(chǎn)生反向中紅外波段發(fā)射光譜，反向發(fā)射光譜經(jīng)過F-P光纖濾波器5選擇波長和光纖隔離器6濾波，再經(jīng)光纖分束器7的第一端口 701和第二端口702的反饋,形成光放大，光纖分束器7的第三端口 703可輸出3.8 μ m激光，由于光纖中產(chǎn)生非線性效應(yīng)，形成的二次諧波，即1.9 μ m激光，實現(xiàn)了雙波長輸出。如圖3為全光纖雙波長即1.9μπι和3.8μπι中紅外激光的輸出光譜圖。
[0027]本【技術(shù)領(lǐng)域】中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認識到，以上實施例僅是用來說明本發(fā)明，而并非作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的范圍內(nèi)，對以上實施例的變化、變型都將落在本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.全光纖雙波長中紅外激光器，包括1565nm大功率光纖激光泵浦源(I)、波分復(fù)用器(2 )、單模摻錢光纖(3 )、偏振控制器(4 )、F-P光纖濾波器(5 )、光纖隔離器(6 )和光纖分束器(7)，其特征是，1565nm大功率光纖激光泵浦源(I)與波分復(fù)用器(2)的端口 a (201)連接，波分復(fù)用器(2)的端口 b (202)與單模摻銩光纖(3)的一端連接；波分復(fù)用器(2)的端口 c(203)與F-P光纖濾波器(5)的一端連接，F(xiàn)-P光纖濾波器(5)的另一端與光纖隔離器(6)的輸入端連接，光纖隔離器(6)的輸出端與光纖分束器(7)的第一端口(701)連接,光纖分束器(7)的第二端口(702)與單模摻銩光纖(3)的另一端連接作為反饋，偏振控制器(4)將單模摻錢光纖(3)與光纖分束器(7)的第二端口(702)之間的部分光纖夾入其內(nèi)且不截斷光纖，光纖分束器(7)的第三端口(703)作為激光器的輸出端口，上述結(jié)構(gòu)形成環(huán)形腔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全光纖雙波長中紅外激光器，其特征在于，1565nm光纖激光泵浦源(I)包括1565nm半導(dǎo)體激光二極管(101 )、1560nm光纖隔離器(102)、高功率摻鉺光纖放大器(103)和1560nm高功率光纖隔離器(104) ;1565nm半導(dǎo)體激光二極管(101)的輸出端口與1560nm光纖隔離器(102)的輸入端口連接，1560nm光纖隔離器(102)的輸出端口與高功率摻鉺光纖放大器(103)的輸入端口連接，高功率摻鉺光纖放大器(103)的輸出端口與1560nm高功率光纖隔離器(104)的輸入端口連接，1560nm高功率光纖隔離器(104)的輸出端口作為1565nm光纖激光泵浦源(I)的輸出端口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全光纖雙波長中紅外激光器，其特征在于，所述形成的環(huán)形腔采用全光纖結(jié)構(gòu)，各部件之間的連接均采用光纖熔接方式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全光纖雙波長中紅外激光器，其特征在于，所述的波分復(fù)用器(2)的端口 a (201)為波長1560nm端口，端口 b (202)為中紅外波長端口，端口 c (203)為波分復(fù)用端口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全光纖雙波長中紅外激光器，其特征在于，偏振控制器(4)為手動擠壓式偏振控制器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全光纖雙波長中紅外激光器，其特征在于，所述的光纖分束器(7)的第二端口(702)為20%功率輸出端，第三端口(703)為80%功率輸出端。
【文檔編號】H01S3/067GK103872558SQ201410035560
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月24日
【發(fā)明者】王天樞, 張鵬, 董科研, 賈青松, 孫宏偉, 姜會林 申請人:長春理工大學(xué)