【技术实现步骤摘要】
本专利技术主要涉及到光纤激光器，尤其是一种短波长掺镱光纤激光器及其抑制寄生振荡的方法。
技术介绍
1、由于镱离子在石英玻璃基质中具有溶解度高，能级结构简单，吸收和发射带较宽等物理特性，使掺镱光纤激光器相对于其他掺稀土离子(铒，铥，钬等)光纤激光器更易实现高功率、高效率的激光输出，因此在工业加工、医疗、通信、传感等领域有着广泛的应用。尽管镱离子的发射谱可覆盖980-1200nm的波长范围，但由于在1030-1100nm(定义为c波段)具有较高的增益系数，因此目前掺镱光纤激光器的输出波长主要集中在1030-1100nm(即c波段)。
2、近年来，随着同带泵浦技术的快速发展，作为其泵浦源，高功率短波长掺镱光纤激光器，即输出波长在980～1030nm(定义为s波段)的短波长掺镱光纤激光器，应用需求日益迫切。
3、然而，由于镱离子在s波段(980～1030nm)的相对发射截面比其c波段(1030-1100nm)的小1-2个量级，使s波段(980～1030nm)的信号光在与c波段(1030-1100nm)放大自发辐射(ase)的增益竞争中处于劣势，导致激光器中易产生强烈的寄生振荡，即在激光器泵浦光功率逐渐提升的过程中，在c波段(1030-1100nm)会“突然”出现一个或多个尖峰，其阈值具有较强的不可预测性。寄生振荡的出现将对激光器的输出功率、转换效率、光谱和时域特性造成严重影响，甚至损坏增益光纤或其他器件。因此获得高功率的短波长掺镱光纤激光器极为困难。目前，短波长掺镱光纤激光器的输出功率即使s波段(980～1030
技术实现思路
1、针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提出一种短波长掺镱光纤激光器及其抑制寄生振荡的方法，能够有效提高s波段增益，实现寄生振荡的抑制，进而提高短波掺镱光纤激光输出功率。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一方面，本专利技术提供一种短波长掺镱光纤激光器抑制寄生振荡的方法，掺镱光纤激光器包括泵浦源、增益光纤，所述增益光纤为纤芯中掺杂镱离子的掺镱光纤，短波长掺镱光纤激光器的输出激光的波段范围为980～1030nm，通过增长增益光纤的长度或/和降低所述增益光纤的纤芯中掺杂镱离子浓度至小于等于1.1×1025m-3，能够增强掺镱光纤激光器短波长波段增益，抑制寄生振荡的产生，提高短波长波段输出功率。
4、进一步地，考虑到掺镱光纤中掺杂镱离子浓度太低会引起镱离子发射的效率会下降，本专利技术中所述增益光纤的纤芯中掺杂镱离子浓度的取值范围为大于等于5.5×1023m-3且小于等于1.1×1025m-3。
5、进一步地，综合效率因素，在掺杂镱离子浓度的取值范围选取合适的掺杂镱离子浓度，在所述增益光纤的纤芯中掺杂的镱离子浓度一定的情况下，增益光纤的长度越长，掺镱光纤激光器短波长波段增益越强，抑制寄生振荡的效果越好，短波长波段转换效率越高，短波长波段输出功率越高。
6、进一步地，在所述增益光纤的长度一定的情况下，在增益光纤的纤芯中掺杂镱离子浓度的取值范围内，纤芯中掺杂镱离子浓度越高，掺镱光纤激光器短波长波段增益越强，抑制寄生振荡的效果越好，短波长波段转换效率越高，短波长波段输出功率越高。也就是说在短波长掺镱光纤激光器中增益光纤长度一定的前提下，相较于增益光纤纤芯中掺杂镱离子浓度为5.5×1023m-3，增益光纤纤芯中掺杂镱离子浓度为1.1×1025m-3能够使掺镱光纤激光器短波长波段增益更强，短波长波段转换效率更高，短波长波段输出功率更高。
7、另一方面，本专利技术提供一种短波长掺镱光纤激光器，包括泵浦源和增益光纤，所述增益光纤为纤芯中掺杂镱离子的掺镱光纤，短波长掺镱光纤激光器的输出激光的波段范围为980～1030nm，所述增益光纤的纤芯中掺杂镱离子浓度至小于等于1.1×1025m-3。
8、进一步地，所述增益光纤的纤芯中掺杂镱离子浓度的取值范围为大于等于5.5×1023m-3且小于等于1.1×1025m-3。
9、进一步地，所述短波长掺镱光纤激光器为掺镱光纤激光放大器，或者所述短波长掺镱光纤激光器为掺镱光纤激光振荡器，或者，所述短波长掺镱光纤激光器为包括掺镱光纤激光放大器和掺镱光纤激光振荡器的级联激光器。
10、进一步地的，所述泵浦源的类型不限，可以为半导体激光器、光纤激光器或固体激光器。所述泵浦源输出泵浦光波长不限，可以为915nm、940nm或976nm。
11、进一步地的，所述短波长掺镱光纤激光器如包括种子源激光器，种子源激光器输出的种子光波长位于泵浦源中心波长对应的非线性增益谱内，以提高信号波长增益系数。
12、进一步地，所述增益光纤的折射率分布形式不限，可以为阶跃折射率分布光纤、渐变折射率分布光纤或w型折射率分布光纤。
13、本专利技术的有益技术效果是：
14、本专利技术通过降低掺镱光纤激光器中增益光纤中镱离子浓度至小于等于1.1×1025m-3，能够降低掺镱光纤激光器中c波段(1030-1100nm)的放大自发辐射，同步利用掺镱光纤激光器中增益光纤的非线性效应进行额外增益调控，即通过增长增益光纤长度，如受激拉曼散射等，增加s波段(980～1030nm)的非线性增益，能够对增益光纤受激拉曼散射增益进行精准调控，从而提高增益光纤内c波段(1030-1100nm)的拉曼增益，最终实现s波段在增益竞争中占优，从而抑制寄生振荡的产生，解决s波段(980～1030nm)在功率提升过程中掺镱激光器产生寄生振荡的问题。
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1.短波长掺镱光纤激光器抑制寄生振荡的方法，掺镱光纤激光器包括泵浦源、增益光纤，所述增益光纤为纤芯中掺杂镱离子的掺镱光纤，其特征在于，短波长掺镱光纤激光器的输出激光的波段范围为980～1030nm，通过增长增益光纤的长度或/和降低所述增益光纤的纤芯中掺杂镱离子浓度至小于等于1.1×1025m-3，能够增强掺镱光纤激光器短波长波段增益，抑制寄生振荡的产生，提高短波长波段输出功率。
2.根据权利要求1所述的短波长掺镱光纤激光器抑制寄生振荡的方法，其特征在于，所述增益光纤的纤芯中掺杂镱离子浓度的取值范围为大于等于5.5×1023m-3且小于等于1.1×1025m-3。
3.根据权利要求2所述的短波长掺镱光纤激光器抑制寄生振荡的方法，其特征在于，在所述增益光纤的纤芯中掺杂的镱离子浓度一定的情况下，增益光纤的长度越长，掺镱光纤激光器短波长波段增益越强，抑制寄生振荡的效果越好，短波长波段转换效率越高，短波长波段输出功率越高。
4.根据权利要求2所述的短波长掺镱光纤激光器抑制寄生振荡的方法，其特征在于，在所述增益光纤的长度一定的情况下，在增益光纤的纤芯中掺杂
5.短波长掺镱光纤激光器，包括泵浦源和增益光纤，所述增益光纤为纤芯中掺杂镱离子的掺镱光纤，其特征在于，短波长掺镱光纤激光器的输出激光的波段范围为980～1030nm，所述增益光纤的纤芯中掺杂镱离子浓度至小于等于1.1×1025m-3。
6.根据权利要求5所述的短波长掺镱光纤激光器，其特征在于，所述增益光纤的纤芯中掺杂镱离子浓度的取值范围为大于等于5.5×1023m-3且小于等于1.1×1025m-3。
7.根据权利要求5或6所述的短波长掺镱光纤激光器，其特征在于，所述短波长掺镱光纤激光器为掺镱光纤激光放大器，或者所述短波长掺镱光纤激光器为掺镱光纤激光振荡器，或者，所述短波长掺镱光纤激光器为包括掺镱光纤激光放大器和掺镱光纤激光振荡器的级联激光器。
8.根据权利要求5或6所述的短波长掺镱光纤激光器，其特征在于，所述泵浦源为半导体激光器、光纤激光器或固体激光器，所述泵浦源输出泵浦光波长为915nm、940nm或976nm。
9.根据权利要求8所述的短波长掺镱光纤激光器，其特征在于，包括种子源激光器，种子源激光器输出的种子光波长位于泵浦源中心波长对应的非线性增益谱内。
10.根据权利要求5所述的短波长掺镱光纤激光器，其特征在于，所述增益光纤为阶跃折射率分布光纤、渐变折射率分布光纤或W型折射率分布光纤。
...【技术特征摘要】
1.短波长掺镱光纤激光器抑制寄生振荡的方法，掺镱光纤激光器包括泵浦源、增益光纤，所述增益光纤为纤芯中掺杂镱离子的掺镱光纤，其特征在于，短波长掺镱光纤激光器的输出激光的波段范围为980～1030nm，通过增长增益光纤的长度或/和降低所述增益光纤的纤芯中掺杂镱离子浓度至小于等于1.1×1025m-3，能够增强掺镱光纤激光器短波长波段增益，抑制寄生振荡的产生，提高短波长波段输出功率。
2.根据权利要求1所述的短波长掺镱光纤激光器抑制寄生振荡的方法，其特征在于，所述增益光纤的纤芯中掺杂镱离子浓度的取值范围为大于等于5.5×1023m-3且小于等于1.1×1025m-3。
3.根据权利要求2所述的短波长掺镱光纤激光器抑制寄生振荡的方法，其特征在于，在所述增益光纤的纤芯中掺杂的镱离子浓度一定的情况下，增益光纤的长度越长，掺镱光纤激光器短波长波段增益越强，抑制寄生振荡的效果越好，短波长波段转换效率越高，短波长波段输出功率越高。
4.根据权利要求2所述的短波长掺镱光纤激光器抑制寄生振荡的方法，其特征在于，在所述增益光纤的长度一定的情况下，在增益光纤的纤芯中掺杂镱离子浓度的取值范围内，纤芯中掺杂镱离子浓度越高，掺镱光纤激光器短波长波段增益越强，抑制寄生振荡的效果越好，短波长波段转换效率越高，短波长波段输出功率越高。
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【专利技术属性】
技术研发人员：姚天甫，范晨晨，郝修路，李阳，张扬，马小雅，肖虎，冷进勇，叶俊，柯延钊，吴坚，许将明，周朴，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：
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