一種全光纖化的中紅外高能被動調(diào)q光纖激光器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及中紅外激光技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種全光纖化的中紅外高能被動調(diào)Q光纖激光器。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，在3 μ m波段中紅外脈沖激光光源因其在軍事、民用以及科研等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，受到了廣大研宄學者的重視。3 μπι波段中紅外激光光源不僅可應(yīng)用于國防中的激光對抗，還可應(yīng)用于氣體傳感和環(huán)境監(jiān)測等。相對于連續(xù)激光來說，調(diào)Q脈沖激光可以在不太高的平均功率下獲得較高的峰值功率，因此其應(yīng)用更為廣泛。
[0003]在各種產(chǎn)生中紅外激光的方法中，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，因此發(fā)展高效率地中紅外光纖激光器有著重要的科學意義和應(yīng)用價值。
[0004]而目前的中紅外被動調(diào)Q光纖激光器，一般其采用1150nm或793nm的半導(dǎo)體激光泵浦源，需要空間耦合泵浦光，耦合效率不高，穩(wěn)定性較差。此外，目前的中紅外被動調(diào)Q光纖激光器中的可飽和吸收介質(zhì)一般為半導(dǎo)體可飽和吸收鏡、石墨烯或晶體等塊體材料，可集成度低，不能實現(xiàn)全光纖結(jié)構(gòu)的高功率和高能量的調(diào)Q脈沖激光輸出，大大地限制了中紅外光纖激光器的實際應(yīng)用。
[0005]因此，現(xiàn)有技術(shù)中存在所采用的中紅外被動調(diào)Q光纖激光器在輸出3 μπι波段中紅外激光光源時，輸出的激光光源能量低、輸出效率低的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明實施例通過提供一種全光纖化的中紅外高能被動調(diào)Q光纖激光器，解決了現(xiàn)有技術(shù)中采用的中紅外被動調(diào)Q光纖激光器在輸出3 μπι波段中紅外激光光源時，輸出的激光光源能量低、輸出效率低的技術(shù)問題。
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例提供了一種全光纖化的中紅外高能被動調(diào)Q光纖激光器，包括:順序連接的隨機激光泵浦源、雙包層摻Ho3+ZBLAN光纖、單包層摻Dy3+ZBLAN光纖，所述雙包層摻Ho3+ZBLAN光纖前端刻寫有第一氟化物光纖光柵，所述單包層摻Dy3+ZBLAN光纖末端刻寫有第二氟化物光纖光柵，在所述第一氟化物光纖光柵與所述第二氟化物光纖光柵之間構(gòu)成諧振腔；
[0008]所述隨機激光泵浦源產(chǎn)生預(yù)設(shè)波長的連續(xù)泵浦光，所述連續(xù)泵浦光通過所述第一氟化物光纖光柵高透后耦合輸入到雙包層摻Ho3+ZBLAN光纖的內(nèi)包層中，使得Ho3+離子的能級躍迀對應(yīng)產(chǎn)生3 μ m波長的躍迀輻射，以實現(xiàn)輸出波長為3 μ m的連續(xù)激光，所述連續(xù)激光輸入所述單包層摻Dy3+ZBLAN光纖中，所述第二氟化物光纖光柵用于輸出一部分的3 μ m波長的脈沖激光，并將其余的脈沖激光反射回所述諧振腔。
[0009]進一步地，所述預(yù)設(shè)波長具體為1150nm的波長。
[0010]采用本發(fā)明中的一個或者多個技術(shù)方案，具有如下有益效果:
[0011]由于在全光纖化的中紅外高能被動調(diào)Q光纖激光器中，采用順序連接的隨機激光泵浦源、雙包層摻Ho3+ZBLAN光纖、單包層摻Dy3+ZBLAN光纖，該雙包層摻Ho3+ZBLAN光纖前端刻寫有第一氟化物光纖光柵，該單包層摻Dy3+ZBLAN光纖末端刻寫有第二氟化物光纖光柵，在該第一氟化物光纖光柵與該第二氟化物光纖光柵之間構(gòu)成該諧振腔，其中該隨時激光泵浦源產(chǎn)生預(yù)設(shè)波長的連續(xù)泵浦光，該連續(xù)泵浦光通過該第一氟化物光纖光柵高透后耦合輸入雙包層摻Ho3+ZBLAN光纖的內(nèi)包層中，使得Ho3+離子的能級躍迀對應(yīng)產(chǎn)生3 μ m波長的躍迀輻射，以實現(xiàn)輸出波長為3 ym的連續(xù)激光，該連續(xù)激光輸入單包層摻Dy3+ZBLAN光纖中，第二氟化物光纖光柵用于輸出一部分的3 μ m波長的脈沖激光，并將其余的脈沖激光反射回諧振腔，解決了現(xiàn)有技術(shù)中采用的中紅外被動調(diào)Q光纖激光器在輸出3 μπι波段中紅外激光光源時，輸出激光光源能量低、輸出效率低的技術(shù)問題，進而實現(xiàn)了能夠輸出高能量和高效率的3 μπι波段中紅外激光的技術(shù)效果。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明實施例中全光纖化的中紅外高能被動調(diào)Q光纖激光器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為本發(fā)明實施例中雙包層摻Ho3+ZBLAN光纖中Ho3+的部分能級示意圖；
[0014]圖3為本發(fā)明實施例中單包層摻Dy3+ZBLAN光纖中Dy3+的部分能級示意圖。
【具體實施方式】
[0015]本發(fā)明實施例通過提供一種全光纖化的紅外高能被動調(diào)Q光纖激光器，解決了現(xiàn)有技術(shù)中采用的中紅外被動調(diào)Q光纖激光器在輸出3 μπι波段中紅外激光光源時，輸出的激光光源能量低、輸出效率低的技術(shù)問題，進而實現(xiàn)了能夠輸出高能量和高效率的3 μπι波段中紅外激光的效率的技術(shù)效果。
[0016]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中采用的中紅外被動調(diào)Q光纖激光器在輸出3 μπι波段中紅外激光光源時，輸出激光光源能量低、輸出效率低的技術(shù)問題，下面將結(jié)合說明書附圖以及具體的實施方式對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細的說明。
[0017]本發(fā)明實施例提供一種全光纖化的中紅外高能被動調(diào)Q光纖激光器，如圖1所示，包括:順序連接的隨機激光泵浦源1、雙包層摻Ho3+ZBLAN光纖3以及單包層摻Dy3+ZBLAN光纖4，在該雙包層摻Ho3+ZBLAN光纖3前端刻寫有第一氟化物光纖光柵2，該單包層摻Dy3+ZBLAN光纖末端刻寫有第二氟化物光纖光柵5，其中，該第一氟化物光纖光柵FBGf與該第二氟化物光纖光柵FBG25之間構(gòu)成諧振腔。
[0018]在具體的實施方式中，該全光纖化的中紅外高能被動調(diào)Q光纖激光器的工作過程具體如下:
[0019]該隨機激光泵浦源I產(chǎn)生預(yù)設(shè)波長的連續(xù)泵浦光，該預(yù)設(shè)波長具體為1150nm的波長，該連續(xù)泵浦光通過該第一氟化物光纖光柵FBGf高透后耦合輸入雙包層摻Ho3+ZBLAN光纖3的內(nèi)包層中，具體地，該第一氟化物光纖光柵FBGf具有對泵浦光高通的特性，也就是說，該1150nm波長的連續(xù)泵浦光能夠全部透過該第一氟化物光纖光柵FBGf進入該雙包層摻Ho3+ZBLAN光纖3的內(nèi)包層。如圖2所示，在該雙包層摻Ho3+ZBLAN光纖3中，當該隨機光纖激光泵浦源I泵浦開始時，能夠使得位于能級5I8S上的Ho3+離子通過基態(tài)吸收被抽運到能級5166上，這個過程由1150nm泵浦光的泵浦作用9下形成，在達到泵浦閾值后形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，從而在能級5166和能級5177之間形成3 μ m的躍迀輻射10，以實現(xiàn)輸出波長為3 μ m的連續(xù)激光。
[0020]然后，該連續(xù)激光輸入該單包層摻Dy3+ZBLAN光纖4中，該第二氟化物光纖光柵FBG25用于輸出3 μπι波長的脈沖激光，并將其余的脈沖激光反射回該諧振腔。
[0021]具體的，如圖3所示，連續(xù)激光輸入該單包層摻Dy3+ZBLAN光纖4中時，使得位于能級6Η15/212上的Dy3+離子通過基態(tài)吸收被抽運到能級6Hiv2Il上，這個過程稱為吸收過程13，在該隨機激光泵浦源I達到飽和泵浦閾值之后，使得透過第二氟化物光纖光柵5輸出一部分3 μ m波長的脈沖激光，這個過程產(chǎn)生弛豫過程14，另外，其余的脈沖激光則反射回該諧振腔內(nèi)。
[0022]在上述連續(xù)激光輸入該單包層摻Dy3+ZBLAN光纖中時，由于該單包層摻Dy3+ZBLAN光纖為可飽和吸收介質(zhì)，能夠提高可飽和吸收介質(zhì)的損傷閾值，從而能夠達到穩(wěn)定輸出3 μ m波段高能調(diào)Q脈沖激光的目的，而且，由第一氟化物光纖光柵FBGf與第二氟化物光纖光柵FBG25構(gòu)成的諧振腔中，該第一氟化物光纖光柵FBGf對泵浦光具有高通，對激光具有高反的特性，因此，該第一氟化物光纖光柵FBGf用于構(gòu)成該諧振腔的高反鏡，該第二氟化物光纖光柵FBG25對激光具有低反的特性，因此，該第二氟化物光纖光柵5用于構(gòu)成諧振腔的低反鏡，這樣，由該雙包層摻Ho3+ZBLAN光纖3輸出的連續(xù)激光輸入該單包層摻Dy3+ZBLAN光纖4后，透過該第二光纖光柵FBG25輸出一部分3 μ m的脈沖激光，其余的脈沖激光在第一光纖光柵FBGf與第二光纖光柵FBG25之間來回反射，從而提供反饋能量。
[0023]通過上述由隨機激光泵浦源泵浦產(chǎn)生連續(xù)泵浦光，通過第一氟化物光纖光柵高透后耦合輸入雙包層摻Ho3+ZBLAN光纖的內(nèi)包層中，輸出波長為3 ym的連續(xù)激光，然后，該連續(xù)激光輸入單包層摻Dy3+ZBLAN光纖中，接著該第二氟化物光纖光柵用于輸出一部分3 μ m波長的脈沖激光，將其余的脈沖激光反射回諧振腔中，由于采用該隨機光纖泵浦源，避開傳統(tǒng)的中紅外光纖激光器中采用半導(dǎo)體激光器作泵浦源需要空間耦合泵浦光的問題，實現(xiàn)了激光器的全光纖化結(jié)構(gòu)，提高了耦合效率，高效率的實現(xiàn)了高功率中紅外調(diào)Q脈沖激光的輸出。同時，采用單包層摻Dy3+ZBLAN光纖，有效解決了傳統(tǒng)的中紅外調(diào)Q光纖激光器中可飽和吸收介質(zhì)損傷閾值低，不能全光纖化的問題，進而實現(xiàn)了高能量的中紅外調(diào)Q脈沖激光的輸出。
[0024]盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。
[0025]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種全光纖化的中紅外高能被動調(diào)Q光纖激光器，其特征在于，包括:順序連接的隨機激光泵浦源、雙包層摻Ho3+ZBLAN光纖、單包層摻Dy3+ZBLAN光纖，所述雙包層摻Ho3+ZBLAN光纖前端刻寫有第一氟化物光纖光柵，所述單包層摻Dy3+ZBLAN光纖末端刻寫有第二氟化物光纖光柵，在所述第一氟化物光纖光柵與所述第二氟化物光纖光柵之間構(gòu)成諧振腔； 所述隨機激光泵浦源產(chǎn)生預(yù)設(shè)波長的連續(xù)泵浦光，所述連續(xù)泵浦光通過所述第一氟化物光纖光柵高透后耦合輸入到雙包層摻Ho3+ZBLAN光纖的內(nèi)包層中，使得Ho3+離子的能級躍迀對應(yīng)產(chǎn)生3 μ m波長的躍迀輻射，以實現(xiàn)輸出波長為3 μ m的連續(xù)激光，所述連續(xù)激光輸入所述單包層摻Dy3+ZBLAN光纖中，所述第二氟化物光纖光柵用于輸出一部分的3 μ m波長的脈沖激光，并將其余的脈沖激光反射回所述諧振腔。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全光纖化的中紅外高能被動調(diào)Q光纖激光器，其特征在于，所述預(yù)設(shè)波長具體為1150nm的波長。
【專利摘要】本發(fā)明涉及中紅外激光技術(shù)領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在所采用的中紅外被動調(diào)Q光纖激光器在輸出3μm波段中紅外激光光源時，輸出的激光光源能量低、輸出效率低的技術(shù)問題，通過提供一種全光纖化的中紅外高能被動調(diào)Q光纖激光器，包括：順序連接的隨機激光泵浦源、雙包層摻Ho3+ZBLAN光纖、單包層摻Dy3+ZBLAN光纖，所述雙包層摻Ho3+ZBLAN光纖前端刻寫有第一氟化物光纖光柵，所述單包層摻Dy3+ZBLAN光纖末端刻寫有第二氟化物光纖光柵，在所述第一氟化物光纖光柵與所述第二氟化物光纖光柵之間構(gòu)成諧振腔，進而實現(xiàn)了能夠輸出高能量和高效率的3μm波段中紅外激光的技術(shù)效果。
【IPC分類】H01S3/067, H01S3/094, H01S3/11
【公開號】CN104934843
【申請?zhí)枴緾N201510413738
【發(fā)明人】李劍峰, 李卓, 羅鴻禹, 韓戀, 劉永
【申請人】電子科技大學
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年7月14日