一种基于全光纤激光器泵浦的中红外光参量振荡器制造技术

本发明专利技术提供了一种基于全光纤激光器泵浦的中红外光参量振荡器。激光二极管其尾端的光纤通过光纤熔接机与泵浦合束器进行连接；泵浦合束器输出端与第一增益光纤相连接；第一增益光纤，第一反射型光纤布拉格光栅，第一聚焦透镜，第一平面反射镜，第二聚焦透镜，非线性晶体依次排布；三维调整架，作用是调节放置于其上的非线性晶体的空间位置，使得聚焦后的光束准确打入非线性晶体内。第二反射型光纤布拉格光栅，第三反射型光纤布拉格光栅，第二增益光纤，第四反射型光纤布拉格光栅依次相连；第四反射型光纤布拉格光栅连接泵浦合束器。本发明专利技术解决传统全固态激光器体积庞大、结构复杂的问题，实现结构紧凑、高稳定性及高转换效率的中红外光参量振荡器。光参量振荡器。光参量振荡器。

【技术实现步骤摘要】
一种基于全光纤激光器泵浦的中红外光参量振荡器


[0001]本专利技术属于激光领域。

技术介绍

[0002]中红外激光(3～5μm)在环境监测、激光雷达、红外遥感、精密光谱分析、医学诊断和治疗、军事红外对抗等诸多领域有着广阔的应用前景和不可替代的重要作用，一直以来成为人们的研究热点。而基于周期极化铌酸锂(PPLN)晶体的光学参量振荡器(OPO)技术是实现3～5μm中红外激光输出的有效途径，它利用非线性晶体的频率下转换作用，将高频的泵浦光转换为低频的信号光和中红外闲频光。
[0003]中红外光参量振荡器主要由泵浦源和光参量振荡器两部分结构组成。然而，传统的光参量振荡器大多采用半导体泵浦的全固态激光器作为泵浦源，这类激光器系统较为庞大，在高功率运转时热效应显著，输出激光的光束质量会严重劣化，不利于非线性频率变换过程；与传统空间结构的固体激光器泵浦源相比，利用光纤激光器作为光学参量变换过程的泵浦光源，具有结构灵活紧凑，可集成化和小型化，实用性强，成本低；全光纤化的结构设计，有着环境适应能力强，工作稳定可靠等的优点；可实现高亮度、高光束质量的基频激光输出，转换效率高。
[0004]目前暂无公开的使用全光纤结构的纳秒脉冲光纤激光器作为光参量振荡器泵浦源的装置和方案。一般而言传统的光参量振荡器大多采用半导体泵浦的全固态激光器作为泵浦源，这类激光器系统较为庞大，在高功率运转时热效应显著，输出激光的光束质量会严重劣化，不利于非线性频率变换过程。同时，此类激光器需使用复杂庞大的水冷系统以及大量的空间元器件，不利于系统的封装集成。
[0005]在采用全固态激光器作为光参量振荡器的泵浦源时有着如下的缺点：
[0006]1)体积庞大、结构复杂、不利于中红外光参量振荡器的小型化、集成化。
[0007]2)需使用大量的空间元器件，容易受到外部环境的干扰，且整机成本高昂。
[0008]3)全固态激光器在高功率运转时热效应显著，晶体内会出现热透镜效应等问题，输出激光的光束质量会严重劣化，不利于非线性频率变换过程，导致转换效率低。
[0009]光纤激光器采用掺稀土离子光纤作为增益介质，相较于其他类型的激光器而言，其有着许多优异的特性。

技术实现思路

[0010]1.一种基于全光纤激光器泵浦的中红外光参量振荡器，其特征在于：
[0011]激光二极管101，其尾端的光纤通过光纤熔接机与201泵浦合束器进行连接；
[0012]泵浦合束器201，其输入端与激光二极管的尾纤相连接，输出端与第一增益光纤301相连接；第一增益光纤301，第一反射型光纤布拉格光栅401，第一聚焦透镜501，第一平面反射镜601，第二平面反射镜602，第二聚焦透镜502，非线性晶体901依次排布；
[0013]三维调整架701，作用是调节放置于其上的非线性晶体901的空间位置，使得聚焦
后的光束准确打入非线性晶体内；
[0014]温控炉801，作用是调节非线性晶体的温度，调节其工作温度然后调整非线性变频产生的闲频波长，从而得到宽调谐范围的中红外激光输出。
[0015]第二反射型光纤布拉格光栅402，第三反射型光纤布拉格光栅403，第二增益光纤302，第四反射型光纤布拉格光栅404，依次相连；第四反射型光纤布拉格光栅404连接泵浦合束器201；
[0016]第一平面反射镜601，第一平面反射镜的作用是将从第一聚焦透镜输出的准直光进行90
°
转向。第二平面反射镜602，第二平面反射镜的作用是将从第一平面反射镜输出的准直光再次进行90
°
转向。
[0017]2.进一步，第二增益光纤302，纤芯/包层比为7/125μm，吸收系数为1.7dB/m。
[0018]3.进一步，第一反射型光纤布拉格光栅401，选用全反射型或部分反射型光栅，反射率为R，其中0＜R＜1，在这里，R＝99.7％，第一反射型光纤布拉格光栅的中心波长为1044nm；
[0019]第二反射型光纤布拉格光栅402，选用全反射型或部分反射型光栅，反射率为R，其中0＜R＜1，在这里，R＝99％，第二反射型光纤布拉格光栅的中心波长为1044nm；
[0020]第三反射型光纤布拉格光栅403，选用全反射型或部分反射型光栅，反射率为R，其中0＜R＜1，在这里，R＝98％，第三反射型光纤布拉格光栅的中心波长为1074nm；
[0021]第四反射型光纤布拉格光栅404，选用全反射型或部分反射型光栅，反射率为R，其中0＜R＜1，在这里，R＝80％，第四反射型光纤布拉格光栅的中心波长为1074nm。
[0022]4.进一步，所述非线性晶体具体为：周期极化铌酸锂晶体，利用该晶体的频率下转换作用，将高频的泵浦光转换为低频的信号光和中红外闲频光。
[0023]本专利技术主要解决如下问题：
[0024]1)解决传统全固态激光器体积庞大、结构复杂的问题。光纤具有良好的柔韧性，可将其盘绕在一个小体积的盘内，极大的减少空间体积，有利于小型化、集成化；同时，由于光纤有着极大的表面积/体积比，散热性能优异，因而无需庞大复杂的散热装置，有利于做到低成本、小体积；
[0025]2)固体激光器大量采用空间器件，其产生的光在空气中传输，极易受到外部环境的干扰。光纤激光器采用带尾纤输出的激光二极管作为泵浦源、采用掺杂光纤作为增益介质、采用刻写在光纤布拉格光栅作为反射镜，与掺杂光纤一起构成谐振腔，各器件间采用熔接的方式连接在一起，产生的光在光纤内部传输，环境适应力强，且从光纤内输出的光有着优异的光束质量，有利于提高光参量振荡器的转换效率。解决了传统固体激光器输出光束质量差，转换效率低的问题。
[0026]3)采用全光纤激光器作为泵浦源能够实现结构紧凑、高稳定性及高转换效率的中红外光参量振荡器。
[0027]本专利技术所述采用全光纤激光器作为泵浦源的小型化中红外光参量振荡器装置如图1所示。该装置主要包括两部分，一是作为泵浦源的全光纤激光器，二是PPLN晶体与各种腔镜组成的光参量振荡器。主要器件包括有：激光二极管、泵浦合束器、稀土掺杂光纤、光纤布拉格光栅、准直输出光隔离器、凸透镜、平面反射镜、PPLN晶体、三维调整架、温控炉。装置连接示意图如图1所示：
附图说明
[0028]图1基于全光纤激光器泵浦的中红外光参量振荡器装置连接示意图
具体实施方式
[0029]图中，激光二极管101，可选用中心波长为976nm的半导体激光二极管，其尾端的光纤可通过光纤熔接机与201泵浦合束器进行连接接，而无需通过空间光耦合的方式。激光二极管的作用是提供能量，输出的光对掺杂光纤进行泵浦。
[0030]图中，泵浦合束器201，可选用(2+1)
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1泵浦信号合束器，如6/125型或10/125型，其输入端与激光二极管的尾纤相连接，输出端与掺杂光纤相连接，其作用是将激光二极管输出的光耦合进掺杂光纤。
[0031]图中，第一增益光纤301，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于全光纤激光器泵浦的中红外光参量振荡器，其特征在于：激光二极管其尾端的光纤通过光纤熔接机与泵浦合束器进行连接；泵浦合束器输出端与第一增益光纤相连接；第一增益光纤，第一反射型光纤布拉格光栅，第一聚焦透镜，第一平面反射镜，第二平面反射镜，第二聚焦透镜，非线性晶体依次排布；三维调整架，作用是调节放置于其上的非线性晶体的空间位置，使得聚焦后的光束准确打入非线性晶体内；温控炉，作用是调节非线性晶体的温度，调节其工作温度然后调整非线性变频产生的闲频波长，从而得到宽调谐范围的中红外激光输出；第二反射型光纤布拉格光栅，第三反射型光纤布拉格光栅，第二增益光纤，第四反射型光纤布拉格光栅依次相连；第四反射型光纤布拉格光栅连接泵浦合束器输入端。2.根据权利要求1所述的一种基于全光纤激光器泵浦的中红外光参量振荡器，其特征在于：第二增益光纤，纤芯/包层比为7/125μm，吸收系数为1.7dB/m。3.根据权利要求1所述的一种基于全光纤激光器泵浦的中红外光参量...

【专利技术属性】
技术研发人员：王璞，李望望，侯玉斌，朱宽，宋伟华，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：