本发明专利技术公开了一种660nm全光纤结构大功率红光光纤激光器，包括半导体激光器泵浦源、第一全反射光纤光栅、第二全反射光纤光栅和第三全反射光纤光栅，所述第一全反射光纤光栅和第二全反射光纤光栅之间连接有双包层掺钕光纤，第二全反射光纤光栅和第三全反射光纤光栅之间连接有腔内倍频器，第三全反射光纤光栅的输出端连接输出尾纤，上述各元件通过熔接的方式连接；该激光器采用全光纤结构、汇聚型的腔内倍频器以及三光纤光栅组成的倍频腔体结构，实现了高稳定、大功率绿光激光输出。可广泛应用于激光投影、激光电视、激光医学和激光雷达等领域。具有光束质量好、倍频效率高、结构紧凑、性能稳定可靠的优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于激光
，具体涉及ー种光纤激光器，特别是ー种660nm全光纤结构大功率红光光纤激光器。
技术介绍
光纤激光器以其体积小、效率高、稳定性好、光束质量好等优点，发展十分迅速。660nm附近的红光光纤激光器，可作为激光投影、激光电视、激光水下成像等得理想的红色激光光源。目前获得660nm附近红色激光的方法最主要的方法，是Nd3+ :YAG产生1320nm激光经过倍频后获得。在全固态激光器中利用非线性频率变换技术在获得可见光波段激光技术方面已取得很好成效，特别是全固态激光器内腔倍频技术，几乎成为了可见波段固体激光器的主 カ军，但将内腔倍频技术应用于光纤激光器时遇到ー个矛盾光纤激光器的优势在于它的全光纤化熔接，无分立元件，故而其稳定性好、免维护和易于使用，但如果插入倍频晶体这样的分立元件，必然破坏了光纤激光器稳定性好，免维护且易于使用的优势，失去市场竞争力。要实现光纤激光器腔内倍频必须采用光纤结构的腔内倍频器件，将其熔接在光纤激光器中，实现全光纤结构的倍频光纤激光器。现有的光纤激光器倍频技术多采用腔外倍频或内腔分立元件倍频，如双面泵浦腔内倍频双包层绿光光纤激光器(申请号200620079299)，双包层光纤腔内倍频激光器(专利号03116633. 4)，内腔倍频蓝光光纤激光器(申请号200820155748)，高功率蓝光光纤激光器(申请号200620079296)，这些激光器均是分立元件构成的，从本质上讲，这些技术都是全固态腔内倍频技术的翻版，虽将其搬入光纤激光器，但光纤激光器自身所具有的高稳定性却被破坏了，显不不出光纤激光器的优势。本专利技术的专利技术人于2011年6月14日提出的专利申请(申请号201110158949. 0，名称全光纤结构腔内倍频绿光激光器)，是ー种采用三光栅结构的光纤激光器，其采用自聚焦透镜长度为O. 23P (P为自聚焦透镜节距)的全光纤腔内倍频光纤激光器，主要用于大功率光纤激光器，因其腔内光纤倍频器所采用的自聚焦透镜长度采用O. 23P，基频光被自聚焦透镜转换为平行光，在倍频晶体中产生二次谐波(倍频)效应。专利技术人在对腔内倍频器的后续研究中发现，自聚焦透镜的长度和倍频晶体的长度、折射率均会影响腔内倍频器内部的激光分布，从而影响出射激光的強度，由于该激光器中的自聚焦透镜长度固定为O. 23P，基频光在经自聚焦透镜扩束转换为平行光，并在倍频晶体中以平行光的方式行迸，故而其在大功率或当倍频晶体非线性系数较高时倍频效率比较高，但其在中小功率或倍频晶体非线性系数不是很高时，倍频效率相对比较低。经进一歩研究发现，当改变自聚焦透镜长度，使得基频光能够在倍频晶体中汇聚时，便可以获得很高的倍频效率，尤其是在中小功率或倍频晶体非线性系数不是很高时，效果更为明显。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本专利技术的目的在于，提供ー种660nm全光纤结构大功率红光光纤激光器，该激光器采用全光纤结构、汇聚型的腔内倍频器以及三光纤光栅组成的倍频腔体结构，实现了高稳定、大功率绿光激光输出。可广泛应用于激光投影、激光电视、激光医学和激光雷达等领域。为了达到上述目的，本专利技术采用如下的技术解决方案ー种660nm全光纤结构大功率红光光纤激光器，包括半导体激光器泵浦源、第一全反射光纤光栅、第二全反射光纤光栅和第三全反射光纤光栅，所述第一全反射光纤光栅和第二全反射光纤光栅之间连接有双包层掺钕光纤，第二全反射光纤光栅和第三全反射光纤光栅之间连接有腔内倍频器，第三全反射光纤光栅的输出端连接输出尾纤，上述各元件通过熔接的方式连接；所述腔内倍频器包括全自动温控炉、第一尾纤、套管、第一自聚焦透镜、倍频晶体、第二自聚焦透镜、导热铜块和第二尾纤，其中，第一自聚焦透镜和第二自聚焦透镜分别粘结在倍频晶体左、右两端；第一自聚焦透镜的左端与第一尾纤带有尾纤插针的一端粘结，第二自聚焦透镜的右端与第二尾纤带有尾纤插针的一端粘结；第一尾纤、套管、第一自聚焦透镜、倍频晶体、第二自聚焦透镜和第二尾纤中心共线，共同构成以倍频晶体为中心的対称性结构；第一自聚焦透镜、倍频晶体、第二自聚焦透镜三者的整体的外部依次包裹有铟箔和导热铜块，所述导热铜块的底面与全自动温控炉相接触，导热铜块的其余表面封装在套管内部，第一尾纤从套管的左端穿出并与第二全反射光纤光栅熔接，第二尾纤从套管的右两端穿出并第三全反射光纤光栅熔接，各元件熔接时采用纤芯对准；所述倍频晶体、第一自聚焦透镜和第二自聚焦透镜满足式I : 权利要求1.一种660nm全光纤结构大功率红光光纤激光器，其特征在于，包括半导体激光器泵浦源(I)、第一全反射光纤光栅(2)、第二全反射光纤光栅(4)和第三全反射光纤光栅(6)，所述第一全反射光纤光栅(2)和第二全反射光纤光栅(4)之间连接有双包层掺钕光纤(3)，第二全反射光纤光栅(4)和第三全反射光纤光栅(6)之间连接有腔内倍频器(5),第三全反射光纤光栅(6)的输出端连接输出尾纤(7)，上述各元件通过熔接的方式连接； 所述腔内倍频器包括全自动温控炉(15)、第一尾纤(8)、套管(9)、第一自聚焦透镜(10)、倍频晶体(11)、第二自聚焦透镜(12)、导热铜块(13)和第二尾纤(14)，其中，第一自聚焦透镜(10)和第二自聚焦透镜(12)分别粘结在倍频晶体(11)左、右两端；第一自聚焦透镜(10)的左端与第一尾纤(8)带有尾纤插针的一端粘结，第二自聚焦透镜(12)的右端与第二尾纤(14)带有尾纤插针的一端粘结；第一尾纤(8)、套管(9)、第一自聚焦透镜(10)、倍频晶体(11)、第二自聚焦透镜(12)和第二尾纤(14)中心共线，共同构成以倍频晶体(11)为中心的对称性结构；第一自聚焦透镜(10)、倍频晶体(11)、第二自聚焦透镜(10)三者的整体的外部依次包裹有铟箔和导热铜块(13)，所述导热铜块(13)的底面与全自动温控炉(15)相接触，导热铜块(13 )的其余表面封装在套管(9 )内部，第一尾纤(8 )从套管(9 )的左端穿出并与第二全反射光纤光栅(4)熔接，第二尾纤(14)从套管(9)的右两端穿出并第三全反射光纤光栅(6)熔接，各元件熔接时采用纤芯对准； 所述倍频晶体(11)、第一自聚焦透镜(10)和第二自聚焦透镜(12)满足式I : 'ZnlTaniad)、 L =--式 I anQ 式中，L为倍频晶体(11)的长度；ni为倍频晶体(11)的折射率为第一自聚焦透镜(10)的中心折射率；d为第一自聚焦透镜(10)的长度；a为第一自聚焦透镜(10)折射率分布系数；第一自聚焦透镜(10)的折射率n(r)沿径向r分布满足式2 n(r) = n0(l-a V/2)式 2式中，r为径向坐标。2.如权利要求I所述的660nm全光纤结构大功率红光光纤激光器，其特征在于，所述第一自聚焦透镜(10)和第二自聚焦透镜(12)选用相同的自聚焦透镜，其长度均为0.3P"0. 45P。3.如权利要求I所述的660nm全光纤结构大功率红光光纤激光器,其特征在于,所述半导体激光器泵浦源(I)选择带IOOiim尾纤输出、中心波长为808nm、功率为35W的半导体激光器泵浦组件；第一全反射光纤光栅(2)、第三全反射光纤光栅(6)选择反射中心波长为1320nm全反射光纤光栅,本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种660nm全光纤结构大功率红光光纤激光器，其特征在于，包括半导体激光器泵浦源（1）、第一全反射光纤光栅（2）、第二全反射光纤光栅（4）和第三全反射光纤光栅（6），所述第一全反射光纤光栅（2）和第二全反射光纤光栅（4）之间连接有双包层掺钕光纤（3），第二全反射光纤光栅（4）和第三全反射光纤光栅（6）之间连接有腔内倍频器（5），第三全反射光纤光栅（6）的输出端连接输出尾纤（7），上述各元件通过熔接的方式连接；所述腔内倍频器包括全自动温控炉（15）、第一尾纤（8）、套管（9）、第一自聚焦透镜（10）、倍频晶体（11）、第二自聚焦透镜（12）、导热铜块（13）和第二尾纤（14），其中，第一自聚焦透镜（10）和第二自聚焦透镜（12）分别粘结在倍频晶体（11）左、右两端；第一自聚焦透镜（10）的左端与第一尾纤（8）带有尾纤插针的一端粘结，第二自聚焦透镜（12）的右端与第二尾纤（14）带有尾纤插针的一端粘结；第一尾纤（8）、套管（9）、第一自聚焦透镜（10）、倍频晶体（11）、第二自聚焦透镜（12）和第二尾纤（14）中心共线，共同构成以倍频晶体（11）为中心的对称性结构；第一自聚焦透镜（10）、倍频晶体（11）、第二自聚焦透镜（10）三者的整体的外部依次包裹有铟箔和导热铜块（13），所述导热铜块（13）的底面与全自动温控炉（15）相接触，导热铜块（13）的其余表面封装在套管（9）内部，第一尾纤（8）从套管（9）的左端穿出并与第二全反射光纤光栅（4）熔接，第二尾纤（14）从套管（9）的右两端穿出并第三全反射光纤光栅（6）熔接，各元件熔接时采用纤芯对准；所述倍频晶体（11）、第一自聚焦透镜（10）和第二自聚焦透镜（12）满足式1：L=-2n1Tan(αd)αn0式1式中，L为倍频晶体（11）的长度；n1为倍频晶体（11）的折射率；n0为 第一自聚焦透镜（10）的中心折射率；d为第一自聚焦透镜（10）的长度；α为第一自聚焦透镜（10）折射率分布系数；第一自聚焦透镜（10）的折射率n(r)沿径向r分布满足式2：n(r)＝n0(1？α2r2/2)式2式中，r为径向坐标。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：冯选旗，冯晓强，白晋涛，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：
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