一種雙波長(zhǎng)級(jí)聯(lián)泵浦的中紅外光纖激光器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種雙波長(zhǎng)級(jí)聯(lián)泵浦的中紅外光纖激光器，包括第一半導(dǎo)體激光泵浦源和第二半導(dǎo)體激光泵浦源、第一二色鏡、第二二色鏡、耦合透鏡和諧振腔；第一半導(dǎo)體激光泵浦源和第二半導(dǎo)體激光泵浦源產(chǎn)生兩個(gè)互相垂直且波長(zhǎng)不同的連續(xù)泵浦光并由第一二色鏡合成一束，通過(guò)第二二色鏡照射到耦合透鏡中并聚焦到雙包層摻Ho3+ZBLAN光纖內(nèi)，然后在由雙包層摻Ho3+ZBLAN光纖與反射鏡組成的諧振腔中振蕩形成激光并經(jīng)反射鏡反射，最后由第二二色鏡反射輸出。本發(fā)明有效地解決了傳統(tǒng)的中紅外光纖激光器中采用單一波長(zhǎng)泵浦源泵浦難以產(chǎn)生波長(zhǎng)大于3μm激光的問(wèn)題。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種雙波長(zhǎng)級(jí)聯(lián)泵浦的中紅外光纖激光器
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及中紅外激光【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種雙波長(zhǎng)級(jí)聯(lián)泵浦的中紅外光纖激光器。
【背景技術(shù)】
[0003]高效率、體積小，波長(zhǎng)位于:3-5 μ m區(qū)域大氣窗口的中紅外激光光源具有廣泛地應(yīng)用。如高亮度的中紅外激光光源不僅可應(yīng)用于國(guó)防中的激光對(duì)抗，還可應(yīng)用于先進(jìn)氣體傳感技術(shù)和環(huán)境監(jiān)測(cè)等。在各種產(chǎn)生中紅外激光的方法中，相對(duì)于光參量振蕩器、光參量放大器以及量子級(jí)聯(lián)激光器而言，光纖激光器具有亮度高、峰值功率高、可調(diào)諧、激光閾值低、輸出光束質(zhì)量好、轉(zhuǎn)換效率高、以及高“表面積/體積”比、柔韌性與靈活性好、易于集成等顯著優(yōu)點(diǎn)，因此發(fā)展高效率地中紅外光纖激光器有著重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。而傳統(tǒng)的中紅外光纖激光器，其采用單一波長(zhǎng)的泵浦光泵浦摻雜稀土離子氟化物光纖，然而稀土離子能級(jí)中對(duì)應(yīng)于3飛μ m區(qū)域的中紅外激光躍遷的能級(jí)往往是下能級(jí)的壽命高于上能級(jí)的壽命，室溫下難以實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，從而使得其對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的激光躍遷自終止，難以實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)大于3 μ m的激光輸出，目前室溫下最長(zhǎng)也只能產(chǎn)生3.005 μ m波長(zhǎng)的激光。同時(shí),摻雜稀土離子的激光源在中紅外區(qū)域具有許多不利因素，如激發(fā)態(tài)吸收、能量傳遞上轉(zhuǎn)換等躍遷過(guò)程，增大了激光的泵浦閾值功率，使得激光器效率低、輸出功率小，大大地限制了中紅外光纖激光器的實(shí)際應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于:針對(duì)上述存在的問(wèn)題，提供一種可以在室溫下獲得3.2μπι或
3.9 μ m波段激光輸出的雙波長(zhǎng)級(jí)聯(lián)泵浦的中紅外光纖激光器。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
本發(fā)明提供一種雙波長(zhǎng)級(jí)聯(lián)泵浦的中紅外光纖激光器，包括第一半導(dǎo)體激光泵浦源、第二半導(dǎo)體激光泵浦源、第一二色鏡、第二二色鏡、耦合透鏡和諧振腔；所述第一半導(dǎo)體激光泵浦源和第二半導(dǎo)體激光泵浦源產(chǎn)生兩個(gè)互相垂直且波長(zhǎng)不同的連續(xù)泵浦光并由第一二色鏡合成一束，通過(guò)第二二色鏡照射到耦合透鏡中并聚焦到雙包層摻Ho3+ZBLAN光纖內(nèi)，然后在由雙包層摻Ho3+ZBLAN光纖與反射鏡組成的諧振腔中振蕩形成激光并經(jīng)反射鏡反射，最后由第二二色鏡反射輸出。
[0006]作為上述方案的第一種優(yōu)選，所述雙包層摻Ho3+ZBLAN光纖對(duì)應(yīng)于波長(zhǎng)為975nm和1150nm的泵浦源并產(chǎn)生波長(zhǎng)為3.2 μ m的激光。
[0007]對(duì)上述方案作進(jìn)一步優(yōu)選，所述產(chǎn)生波長(zhǎng)為1150nm的第二半導(dǎo)體激光泵浦源為
二極管激光泵浦源。
[0008]作為上述方案的第二種優(yōu)選，所述雙包層摻Ho3+ZBLAN光纖對(duì)應(yīng)于波長(zhǎng)為1975nm和1550nm的泵浦源并產(chǎn)生波長(zhǎng)為3.9 μ m的激光。
[0009]對(duì)上述方案作進(jìn)一步優(yōu)選，所述反射鏡為鍍金反射鏡。
[0010]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是:
1.本發(fā)明通過(guò)使用兩種不同波長(zhǎng)的激光同時(shí)泵浦摻雜稀土離子光纖，有效地解決了傳統(tǒng)的中紅外光纖激光器中采用單一波長(zhǎng)泵浦源泵浦難以產(chǎn)生波長(zhǎng)大于3 μ m激光的問(wèn)題，可高效率地實(shí)現(xiàn)高功率中紅外激光輸出。
[0011]2.本發(fā)明可移植性和可集成度高，有利于實(shí)際應(yīng)用。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]本發(fā)明將通過(guò)例子并參照附圖的方式說(shuō)明，其中:
圖1是一種雙波長(zhǎng)級(jí)聯(lián)泵浦的中紅外光纖激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖中:1為第一半導(dǎo)體激光泵浦源；2為第二半導(dǎo)體激光泵浦源；3為第一二色鏡；4為第二二色鏡；5為耦合透鏡；6為雙包層摻Ho3+ZBLAN光纖；7為反射鏡。
【具體實(shí)施方式】
[0014]本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的所有特征，或公開(kāi)的所有方法或過(guò)程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0015]實(shí)施例1
如圖1所示，一種雙波長(zhǎng)級(jí)聯(lián)泵浦的中紅外光纖激光器，包括第一半導(dǎo)體激光泵浦源1、第二半導(dǎo)體激光泵浦源2、第一二色鏡3、第二二色鏡4、耦合透鏡5和諧振腔；所述第一半導(dǎo)體激光泵浦源I和第二半導(dǎo)體激光泵浦源2分別產(chǎn)生波長(zhǎng)為975nm和1150nm的連續(xù)泵浦光并由第一二色鏡3合成一束，通過(guò)第二二色鏡4照射到耦合透鏡5中并聚焦到雙包層摻Ho3+ZBLAN光纖6內(nèi)，然后在由雙包層摻Ho3+ZBLAN光纖6與反射鏡7組成的諧振腔中振蕩形成3.2 μ m的激光并經(jīng)反射鏡7反射，最后由第二二色鏡4反射輸出。
[0016]所述第一二色鏡3具有對(duì)975nm波長(zhǎng)光高透，對(duì)1150nm波長(zhǎng)光高反的特性。
[0017]所述第二二色鏡4具有對(duì)975nm和1150nm波長(zhǎng)光高透，對(duì)3.2 μ m光高反的特性。
[0018]所述反射鏡7為鍍金反射鏡，具有對(duì)3.2 μ m波長(zhǎng)光高反的特性。
[0019]所述第二半導(dǎo)體激光泵浦源2為二極管激光泵浦源，產(chǎn)生波長(zhǎng)為1150nm的連續(xù)泵浦光和第一半導(dǎo)體激光泵浦源I產(chǎn)生波長(zhǎng)為975nm的連續(xù)泵浦光通過(guò)第一二色鏡3合成一束平行的泵浦光，透過(guò)第二二色鏡4，再經(jīng)過(guò)耦合透鏡5耦合進(jìn)入雙包層摻Ho3+ ZBLAN光纖6的內(nèi)包層中，當(dāng)?shù)诙雽?dǎo)體激光泵浦源2泵浦開(kāi)始時(shí)，位于能級(jí)5I8上的粒子通過(guò)基態(tài)吸收被抽運(yùn)到能級(jí)5I6上，在其達(dá)到泵浦閾值之前，能級(jí)5I6上得到的粒子在產(chǎn)生波長(zhǎng)為975nm連續(xù)泵浦光的第一半導(dǎo)體激光泵浦源I的泵浦下，再一次被抽運(yùn)到能級(jí)5S2上，以此形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，從而在能級(jí)5S2和能級(jí)5F5之間形成3.2 μ m的激光輻射。
[0020]本實(shí)施例中采用的雙包層摻Ho3+ZBLAN光纖6對(duì)應(yīng)的能級(jí)為518、5I6、5F5、5S2，產(chǎn)生的激光波長(zhǎng)為3.2 μ m，對(duì)應(yīng)于5S2 — 5F5能級(jí)躍遷。
[0021]實(shí)施例2
如圖1所示，一種雙波長(zhǎng)級(jí)聯(lián)泵浦的中紅外光纖激光器，包括第一半導(dǎo)體激光泵浦源
1、第二半導(dǎo)體激光泵浦源2、第一二色鏡3、第二二色鏡4、耦合透鏡5和諧振腔；所述第一半導(dǎo)體激光泵浦源I和第二半導(dǎo)體激光泵浦源2分別產(chǎn)生波長(zhǎng)為1975nm和1550nm的連續(xù)泵浦光并由第一二色鏡3合成一束，通過(guò)第二二色鏡4照射到耦合透鏡5中并聚焦到雙包層摻Ho3+ZBLAN光纖6內(nèi)，然后在由雙包層摻Ho3+ZBLAN光纖6與反射鏡7組成的諧振腔中振蕩形成3.9 μ m的激光并經(jīng)反射鏡7反射，最后由第二二色鏡4反射輸出。
[0022]所述第一二色鏡3具有對(duì)1975nm波長(zhǎng)光高透，對(duì)1550nm波長(zhǎng)光高反的特性。
[0023]所述第二二色鏡4具有對(duì)1975nm、1550nm波長(zhǎng)光高透，對(duì)3.9μπι光高反的特性。
[0024]所述反射鏡7為鍍金反射鏡，具有對(duì)3.9 μ m波長(zhǎng)光高反的特性。
[0025]所述第一半導(dǎo)體激光泵浦源I產(chǎn)生波長(zhǎng)為1975nm的連續(xù)泵浦光和第二半導(dǎo)體激光泵浦源2產(chǎn)生波長(zhǎng)為1550nm的連續(xù)泵浦光通過(guò)第一二色鏡3合成一束平行的泵浦光，透過(guò)第二二色鏡4，再經(jīng)過(guò)耦合透鏡5耦合進(jìn)入雙包層摻Ho3+ ZBLAN光纖6的內(nèi)包層中，當(dāng)?shù)谝话雽?dǎo)體激光泵浦源I泵浦開(kāi)始時(shí)，位于能級(jí)5I8上的粒子通過(guò)基態(tài)吸收被抽運(yùn)到能級(jí)5I7上，在其達(dá)到泵浦閾值之前，能級(jí)5I7上得到的粒子在產(chǎn)生波長(zhǎng)為1550nm連續(xù)泵浦光的第二半導(dǎo)體激光泵浦源2的泵浦下，再一次被抽運(yùn)到能級(jí)5I5上，以此形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，從而在能級(jí)5I5和能級(jí)5I6之間形成3.9 μ m的激光輻射。
[0026]本實(shí)施例中采用的雙包層摻Ho3+ZBLAN光纖6對(duì)應(yīng)的能級(jí)為518、％、516、515，產(chǎn)生的激光波長(zhǎng)為3.9 ym，對(duì)應(yīng)于5I5 —516能級(jí)躍遷。
[0027]上述實(shí)施例中，所述第二二色鏡4具有對(duì)泵浦光高通及對(duì)產(chǎn)生的激光高反的特性，可有效實(shí)現(xiàn)中紅外激光的輸出；所述的雙包層摻Ho3+ZBLAN光纖6中，Ho3+離子的能級(jí)躍遷對(duì)應(yīng)3.2 μ m和3.9 μ m波長(zhǎng)的躍遷輻射,可有效地實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)大于3 μ m的高功率激光輸出。
[0028]本發(fā)明并不局限于前述的【具體實(shí)施方式】。本發(fā)明可擴(kuò)展到任何在本說(shuō)明書(shū)中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過(guò)程的步驟或任何新的組合。
【權(quán)利要求】
1.一種雙波長(zhǎng)級(jí)聯(lián)泵浦的中紅外光纖激光器，其特征在于:包括第一半導(dǎo)體激光泵浦源(I)和第一半導(dǎo)體激光泵浦源(2)、第一二色鏡(3)、第二二色鏡(4)、耦合透鏡(5)和諧振腔；所述第一半導(dǎo)體激光泵浦源(I)和第二半導(dǎo)體激光泵浦源(2)產(chǎn)生兩個(gè)互相垂直且波長(zhǎng)不同的連續(xù)泵浦光并由第一二色鏡(3)合成一束，通過(guò)第二二色鏡(4)照射到耦合透鏡(5)中并聚焦到雙包層摻Ho3+ZBLAN光纖(6)內(nèi)，然后在由雙包層摻Ho3+ZBLAN光纖(6)與反射鏡(7)組成的諧振腔中振蕩形成激光并經(jīng)反射鏡(7)反射，最后由第二二色鏡(4)反射輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙波長(zhǎng)級(jí)聯(lián)泵浦的中紅外光纖激光器，其特征在于:所述雙包層摻Ho3+ZBLAN光纖(6)對(duì)應(yīng)于波長(zhǎng)為975nm和1150nm的泵浦源并產(chǎn)生波長(zhǎng)為3.2μπι的激光。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種雙波長(zhǎng)級(jí)聯(lián)泵浦的中紅外光纖激光器，其特征在于:所述第二半導(dǎo)體激光泵浦源(2)為二極管激光泵浦源。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙波長(zhǎng)級(jí)聯(lián)泵浦的中紅外光纖激光器，其特征在于:所述雙包層摻Ho3+ZBLAN光纖(6)對(duì)應(yīng)于波長(zhǎng)為1975nm和1550nm的泵浦源并產(chǎn)生波長(zhǎng)為3.9μπι的激光。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙波長(zhǎng)級(jí)聯(lián)泵浦的中紅外光纖激光器，其特征在于:所述反射鏡(7)為鍍金反射鏡。
【文檔編號(hào)】H01S3/067GK103606808SQ201310660495
【公開(kāi)日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月10日
【發(fā)明者】李劍峰, 何雨蓮, 羅鴻禹, 李卓, 劉永 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)