基于受激拉曼散射的2微米波段激光获取方法及激光器技术

本发明专利技术公开了基于受激拉曼散射的2微米波段激光获取方法及激光器，属于激光领域，方法包括：将泵浦光源发出的1550nm波长的泵浦激光导入到掺铥光纤中；掺铥光纤对泵浦激光进行吸收后输出2微米波段激光，将未被吸收的泵浦激光从掺铥光纤中导入到高非线性光纤中；高非线性光纤对未被吸收的泵浦激光进行受激拉曼散射频移后输出波长为1663nm波长的一阶拉曼激光，并将拉曼激光导入到掺铥光纤中；掺铥光纤对一阶拉曼激光进行吸收后输出2微米波段激光。本发明专利技术通过受激拉曼散射效应提高对泵浦激光的利用效率，从而以更简单的方式、更低的成本获得更高效率和功率的2微米波段激光。本获得更高效率和功率的2微米波段激光。本获得更高效率和功率的2微米波段激光。

【技术实现步骤摘要】
基于受激拉曼散射的2微米波段激光获取方法及激光器


[0001]本专利技术涉及激光领域，特别涉及一种基于受激拉曼散射的2微米激光输出方法及激光器。

技术介绍

[0002]2微米波段激光在医疗、光谱探测、非金属加工等领域有广泛的用处。近十几年，掺铥光纤激光器成为获得2微米波段激光的一种重要手段[J.Xu,High Power Pulsed 2
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μm Tm3+
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doped Fiber laser,in book of Semiconductor Laser Diode Technology and Application,Intech,2012,ISBN:978
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953
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51
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0594
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7]。
[0003]目前，掺铥光纤激光器通常采用波长为793nm波长的半导体激光器作为泵浦光源。然而采用793nm波长的泵浦源有两个缺陷：一是转换效率低，虽然793nm波长泵浦掺铥光纤激光器存在显著的2
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>1转换机制，实际上由于上转换、激发态吸收等机制的影响，其光光转换斜效率难以大于40％，而且为了实现较高的2
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>1机制，需要较高浓度的铥离子掺杂浓度，因而带来严重的热效应问题；二是2
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>1机制消耗了激光下能级的低能态粒子数，因此输出较短波长的激光不太容易，比如在中红外激光有重要应用价值的1908nm的激光，采用793nm波长泵浦就不太容易获得。
[0004]在实际使用中，如果考虑到半导体激光器的成本差异，793nm波长的半导体激光泵浦源由于靠近了GaAlAs(砷化镓铝)材料的能隙边缘，需要高掺铝浓度，不仅制作成本高，且高功率793nm的半导体芯片目前尚无很好技术[R.Felder,Performance of a GaAlAs laser diode stabilized on a hyperfine component of two
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photon transitions in rubidium at 778nm,Proc.of SPIE,Photonics West
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95,2378:52
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57,1995]。
[0005]为此，人们提出了利用1.6微米波长进行同带泵浦的方法[D.Shen,High
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power widely tunable Tm:fibre lasers pumped by an Er,Yb co
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doped fibre laser at 1.6μm,Optics Express,Vol.14,pp6084,2006]，其优势是转换效率高，光光转换的斜效率可达72％，且短波长调谐范围可以到1859nm，对于产生1908nm的短波长2微米波段激光十分有好处。但是，采用此种方案时，获得1.6微米的泵浦波长依然是一个棘手的问题，Er/Yb(铒/镱)共掺的光纤本身制备困难，且其自身的效率也不易提高，毕竟Er/Yb的峰值波长在1550nm处。实际上，所引文献的泵浦波长是1565nm，距离1650nm的掺铥光纤吸收峰还不是完全吻合。
[0006]另外，还有其它波长的泵浦方案在实验室展示了一定效果，如1550nm[陶蒙蒙，掺铥光纤激光器波长可调谐输出特性，红外与激光工程，2016,002(012):37
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41]，1570nm[一种同带泵浦掺铥石英光纤的2微米单频光纤激光器制造技术，史伟，CN 201410103688]，1905nm[Y.Wang,High power tandem
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pumped thul ium
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doped fiber laser,Optics express,Vol23
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3,pp2991
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8,2015]等，上述方案使用的泵浦波长并未明显提高掺铥光纤激光器的转换效率，因而也无法获得高功率2微米波段的激光输出。
[0007]因此，高功率、短波长的掺铥光纤激光器，尤其是有迫切需求的1908nm的激光器，
依然是一个待解的技术问题。

技术实现思路

[0008]针对现有技术存在的掺铥激光器受限于泵浦光源波长，从而导致难以通过低成本、高效率的方式获得高功率、短波长的2微米波段激光的问题，本专利技术的目的在于提供一种基于受激拉曼散射的2微米激光输出方法及激光器。
[0009]为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：
[0010]第一方面，本专利技术提供一种基于受激拉曼散射的2微米波段激光获取方法，包括以下步骤：
[0011]将泵浦光源发出的泵浦激光导入到掺铥光纤中；
[0012]所述掺铥光纤对所述泵浦激光进行吸收后输出2微米波段激光，将未被吸收的泵浦激光从所述掺铥光纤中导入到高非线性光纤中；
[0013]所述高非线性光纤对未被吸收的泵浦激光进行受激拉曼散射频移后输出一阶拉曼激光，并将所述拉曼激光导入到所述掺铥光纤中；
[0014]所述掺铥光纤对所述一阶拉曼激光进行吸收后输出2微米波段激光。
[0015]进一步的，所述方法还包括以下步骤：
[0016]将未被吸收的一阶拉曼激光从所述掺铥光纤中导入到所述高非线性光纤中；
[0017]所述高非线性光纤对未被吸收的一阶拉曼激光进行受激拉曼散射频移后输出二阶拉曼激光，将所述二阶拉曼激光导入到所述掺铥光纤中；
[0018]所述掺铥光纤对所述二阶拉曼激光进行吸收后输出2微米波段激光。
[0019]优选的，所述一阶拉曼激光和/或所述二阶拉曼激光的波长位于所述掺铥光纤的吸收峰范围内。
[0020]优选的，所述泵浦光源为Er/Yb光纤激光器。
[0021]第二方面，本专利技术还提供一种基于受激拉曼散射泵浦增强的掺铥光纤激光器，用于输出2微米波段激光，包括泵浦光源、掺铥光纤、高非线性光纤、设置在所述掺铥光纤的输入端与所述高非线性光纤的输出端之间的第一操作装置以及设置在所述掺铥光纤的输出端与所述高非线性光纤的输入端之间的第二操作装置；
[0022]所述泵浦光源用于产生泵浦激光，所述掺铥光纤用于通过吸收所述泵浦激光而输出2微米波段激光，所述高非线性光纤用于对未被吸收的泵浦激光进行受激拉曼散射频移而输出拉曼激光，所述掺铥光纤还用于通过吸收所述拉曼激光而输出2微米波段激光；
[0023]其中，所述第一操作装置用于将所述泵浦激光和所述拉曼激光导入到所述掺铥光纤中，所述第二操作装置用于将所述2微米波段激光和未被吸收的泵浦激光分别从所述掺铥光纤中进行输出和导入到所述高非线性光纤中。
[0024]优选的，所述第一操作装置和所述第二操作装置均为双色分束片；所述第一操作装置对所述拉曼激光为高透过率、对所述泵浦激光为高反射率，所述第二操作装置对所述泵浦激光和所述拉曼激光为高透本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于受激拉曼散射的2微米波段激光获取方法，其特征在于：包括以下步骤：将泵浦光源发出的泵浦激光导入到掺铥光纤中；所述掺铥光纤对所述泵浦激光进行吸收后输出2微米波段激光，将未被吸收的泵浦激光从所述掺铥光纤中导入到高非线性光纤中；所述高非线性光纤对未被吸收的泵浦激光进行受激拉曼散射频移后输出一阶拉曼激光，并将所述一阶拉曼激光导入到所述掺铥光纤中；所述掺铥光纤对所述一阶拉曼激光进行吸收后输出2微米波段激光。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述方法还包括以下步骤：将未被吸收的一阶拉曼激光从所述掺铥光纤中导入到所述高非线性光纤中；所述高非线性光纤对未被吸收的一阶拉曼激光进行受激拉曼散射频移后输出二阶拉曼激光，将所述二阶拉曼激光导入到所述掺铥光纤中；所述掺铥光纤对所述二阶拉曼激光进行吸收后输出2微米波段激光。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述方法还包括以下步骤：将未被吸收的N阶拉曼激光从掺铥光纤中导入到高非线性光纤中进行N+1阶受激拉曼散射频移后输出N+1阶拉曼激光，将N+1阶拉曼激光再导入到掺铥光纤中进行吸收后输出2微米波段激光，其中N≥2。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述一阶拉曼激光和/或所述二阶拉曼激光的波长位于所述掺铥光纤的吸收峰范围内。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述泵浦光源为Er/Yb光纤激光器。6.一种基于受激拉曼散射泵浦增强的掺铥光纤激光器，用于输出2微米波段激光，其特征在于：包括泵浦光源、掺铥光纤、高非线性光纤、设置在所述掺铥光纤的输入端与所述高非线性光纤的输出端之间的第一操作装置以及设置在所述掺铥光纤的输出端与所述高非线性光纤的输入端之间的第二操作装置；所述泵浦光源用于产生泵浦激光，所述掺铥光纤用于通过吸收所述泵浦激光而输出2微米波段激光，所述高非线性光纤用于对未被吸收的泵浦激光进行受激拉曼散射频移而输出拉曼激光，所述掺铥光纤还用于通过吸收所述拉曼激光而输出2微米波段激光；其中，所述第一操作装置用于将所述泵浦激光和所述拉曼激光导入到所述掺铥光纤中，所述第二操作装置用于将所述2微米波段激光和未被吸收的泵浦激光分别从所述掺铥光纤中进行输出和导入到所述高非线性光纤中。7.根据权利要求6所述的掺铥光纤激光器，其特征在于：所述第一操作装置和所述第二操作装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐剑秋，张帅一，
申请(专利权)人：江苏星链激光科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：