激光器及调波方法技术

本发明专利技术公开了一种激光器及调波方法。本方法由波长可调谐的DBR激光器作为种子光注入光纤激光器产生高功率近红外激光，经波导型啁啾超晶格倍频产生可调谐绿色泵浦激光，再由波导型光参量振荡器产生波长可调谐红色激光。即在500nm‑530nm之间调谐DBR种子光波长，产生600nm‑700nm波长可调谐红色激光。本发明专利技术不包含机械运动部件，波长调谐通过电控调制，体积小，可靠性高，调谐速度快。

Lasers and wave modulation methods

The invention discloses a laser and a wave adjusting method. In this method, a wavelength-tunable DBR laser is used as a seed-injected fiber laser to generate a high-power near-infrared laser. A tunable green-pumped laser is generated by frequency doubling of a waveguide-type chirped superlattice, and then a wavelength-tunable red laser is generated by a waveguide-type optical parametric oscillator. That is to say, the DBR seed wavelength is tuned between 500 nm and 530 nm, resulting in a 600 nm to 700 nm wavelength tunable red laser. The invention does not contain mechanical moving parts, and the wavelength tuning is modulated by electric control, which has the advantages of small volume, high reliability and fast tuning speed.

【技术实现步骤摘要】
激光器及调波方法
本专利技术涉及激光技术和非线性光学领域，尤其涉及一种激光器及调波方法。
技术介绍
目前，生物、材料等科学研究领域和医疗、检测等工业领域对可见光激光器尤其是红色激光器具有广泛需求。目前常用的红色激光器多为半导体和固体激光器，由于受到激光发射机制和激光材料性能的限制，其输出波长多为630nm、650nm、671nm等固定波段，波长不能够任意调谐，极大限制了其在上述领域的应用。例如在光动力疗法治疗肿瘤过程中，需要辅助以光敏剂产生单态氧来杀死癌细胞，不同光敏剂对激光的吸收峰值差异很大，需要不同波长甚至波长可以任意调谐的激光治疗仪才具有较好疗效。产生波长可调谐激光的途径之一是采用频率变换技术，例如倍频、差频和光参量振荡等。目前以全固态激光器泵浦的光参量振荡器，采用BBO、LBO、KTP或PPLN等晶体作为非线性频率转换器件，通过机械方式调整晶体的角度、位置等条件，可以产生波长从600nm至700nm的红色激光，波长可以根据需求实现任意输出，能够满足上述需求对波长和功率的需求。但是，由于非线性晶体必须通过机械调控的方式调整波长，造成装置内部含有步进电机、转动或位移平台等部件，结构复杂，体积大，调谐速度慢，稳定性和可靠性均不足。分布布拉格半导体激光器(DBR)是一种通过电压调控分布反馈元件以达到调整输出波长的激光器，由于不含有机械部件，因而结构紧凑，可靠性高，调谐速度可达到每秒数千赫兹，调谐范围可达70nm以上，输出功率10mW左右。掺镱(镱)光纤激光器在1064nm附近具有超过100nm的增益范围，输出功率可高达数十瓦，通过加入调制元件后(调Q)可输出高重复频率、高峰值功率的纳秒脉冲激光。光参量振荡(OPO)能将一个频率的激光转换为信号和空闲频率的相干输出，而且可以在一个很宽的频率范围内实现调谐，是可调谐激光产生的重要手段之一。准相位匹配非线性材料(或称光学超晶格)的出现，极大的提高了非线性频率转化的能力，与传统的双折射相位匹配非线性材料相比，由于其具有高非线性系数及无走离的优点，结合波导技术可以使非线性频率转换的效率获得极大提升，例如可通过倍频技术(SHG)获得高功率532nm绿色激光。
技术实现思路
本专利技术提供了一种激光器及调波方法，克服了传统波长可调谐激光器的机械结构复杂，体积大，调谐速度慢，稳定性和可靠性不足的问题。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种激光器，其特征在于：由依次设置在同一轴线上的DBR激光器、掺镱光纤激光器、波导倍频器和光参量振荡器组成，其中所述DBR激光器与掺镱光纤激光器之间安装有隔离器，所述DBR激光器、隔离器、掺镱光纤激光器、波导倍频器与光参量振荡器之间通过光纤导管连接。所述波导倍频器为波导结构的啁啾周期超晶格，所述啁啾周期超晶格由矩形底座和设置在矩形底座上方的超晶格组成，所述矩形底座由低折射率SO2键合铌酸锂材料构成。所述光参量振荡器为波导结构超晶格，波导结构超晶格的两端镀有增透膜，所述波导结构超晶格在泵浦光入射端镀高反膜，所述波导结构超晶格在泵浦光出射端镀60％反射膜。所述啁啾周期超晶格和波导结构超晶格由LiNbO3、LiTaO3或KTP材料构成。一种波长调谐方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：a、采用DBR激光器产生波长可调谐的种子光，将所述种子光通过光纤耦合，并经隔离器隔离反馈光后，注入到掺镱光纤激光器中；b、所述掺镱光纤激光器对注入光源进行调Q产生脉冲激光，并将所述脉冲激光输出至波导倍频器；c、输出激光进入波导式啁啾周期超晶格中进行倍频，产生平均功率20W的500nm-530nm波长可调谐绿光，并由透镜耦合进入光参量振荡器；d、光参量振荡器中的波导结构超晶格进行频率转换，输出600nm-700nm红色可调谐激光。所述种子光为1000nm-1060nm波长可调谐小功率红外激光。所述脉冲激光的重复频率为50KHz，脉冲长度为100ns，输出功率为50W，偏振方向处于竖直线偏振。所述步骤d具体包括：所述光参量振荡器根据调谐后的种子光波长，判断产生红色可调谐激光的波长。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下优点：通过上述本专利技术的技术方案，采用DBR激光器进行波长调谐，掺镱光纤激光器作为泵浦光，波导结构的啁啾周期超晶格作为倍频器件，波导结构超晶格光参量振荡器输出可调谐红光。该激光器具有结构小巧、性能稳定、波长调谐速度快的优点。本方法由波长可调谐的DBR激光器作为种子光注入光纤激光器产生高功率近红外激光，经波导型啁啾超晶格倍频产生可调谐绿色泵浦激光，再由波导型光参量振荡器产生波长可调谐红色激光。即在500nm-530nm之间调谐DBR种子光波长，产生600nm-700nm波长可调谐红色激光。本专利技术不包含机械运动部件，波长调谐通过电控调制，体积小，可靠性高，调谐速度快，克服了传统波长可调谐激光器的缺点。附图说明图1是本专利技术实施例提供的波长可调谐红光激光器的组成结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的波导结构啁啾周期超晶格的结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的光参量振荡器中波导结构超晶格的结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的波长调谐方法的流程示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，为本专利技术实施例提出的一种激光器，其特征在于：由依次设置在同一轴线上的DBR激光器1、掺镱光纤激光器3、波导倍频器4和光参量振荡器5组成，其中DBR激光器1与掺镱光纤激光器3之间安装有隔离器2，DBR激光器1、隔离器2、掺镱光纤激光器3、波导倍频器4与光参量振荡器5之间通过光纤导管连接。如图2所示，波导倍频器4实际为波导结构的啁啾周期超晶格6，啁啾周期超晶格6由矩形底座61和设置在矩形底座上方的超晶格62组成，矩形底座61采用低折射率SO2材料作为衬底，键合铌酸锂材料后，通过室温电场极化工艺制作啁啾周期超晶格，再通过化学抛光方式制作出截面尺寸100um*100um的矩形波导。为了提高转换效率，波导长度为40mm-50mm。如图3所示，光参量振荡器5实际为波导结构超晶格7，波导结构超晶格7的两端镀有增透膜，波导结构超晶格7在泵浦光入射端镀高反膜，波导结构超晶格7在泵浦光出射端镀60％反射膜。此种结构不包含可调腔镜，振荡光约束于波导内反射，效率高，可靠性好。优选的，啁啾周期超晶格6和波导结构超晶格7由LiNbO3、LiTaO3或KTP材料构成，具有百微米量级的波导型截面和厘米量级的波导长度，且啁啾周期超晶格6的极化周期在5um-7um之间，波导结构超晶格7采用8.8um均匀极化周期。如图4所示，为本专利技术实施例提出的一种波长调谐方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：a、采用DBR激光器产生波长可调谐的种子光，将种子光通过光纤耦合，并经隔离器隔离反馈光后，注入到掺镱光纤激光器中；b、掺镱光纤激光器对注入光源进行调Q产生脉冲激光，并将脉冲激光输出至波导倍频器；c、输出激光进入波导式啁啾周期超晶格中进行倍频，产生平均功率20W的500nm-530nm波长可调谐绿光，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光器，其特征在于：由依次设置在同一轴线上的DBR激光器、掺镱光纤激光器、波导倍频器和光参量振荡器组成，其中所述DBR激光器与掺镱光纤激光器之间安装有隔离器，所述DBR激光器、隔离器、掺镱光纤激光器、波导倍频器与光参量振荡器之间通过光纤导管连接。

【技术特征摘要】
1.一种激光器，其特征在于：由依次设置在同一轴线上的DBR激光器、掺镱光纤激光器、波导倍频器和光参量振荡器组成，其中所述DBR激光器与掺镱光纤激光器之间安装有隔离器，所述DBR激光器、隔离器、掺镱光纤激光器、波导倍频器与光参量振荡器之间通过光纤导管连接。2.如权利要求1所述的激光器，其特征在于：所述波导倍频器为波导结构的啁啾周期超晶格，所述啁啾周期超晶格由矩形底座和设置在矩形底座上方的超晶格组成，所述矩形底座由低折射率SO2键合铌酸锂材料构成。3.如权利要求1所述的激光器，其特征在于：所述光参量振荡器为波导结构超晶格，波导结构超晶格的两端镀有增透膜，所述波导结构超晶格在泵浦光入射端镀高反膜，所述波导结构超晶格在泵浦光出射端镀60％反射膜。4.如权利要求2和3所述的激光器，其特征在于：所述啁啾周期超晶格和...

【专利技术属性】
技术研发人员：王利，厉慧卿，孙中芹，郝成侠，田盼，
申请(专利权)人：江苏马庄文化旅游发展有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32