一種雙波長泵浦中紅外拉曼光纖激光器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及中紅外激光技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種雙波長泵浦中紅外拉曼光纖激光器。
【背景技術(shù)】
[0002]波長位于3?6 μπι區(qū)域大氣窗口的中紅外激光光源具有廣泛地應(yīng)用。如高功率的中紅外激光光源可應(yīng)用于國防中的激光對抗，主要針對紅外激光對紅外焦平面陣列探測器的飽和干擾及破壞性致盲，可有效抵制日趨嚴重的紅外制導(dǎo)預(yù)警機的威脅，3?6 μπι中紅外激光對抗武器是集告警、跟蹤、瞄準和干擾、壓制、致盲功能于一體的新型防御武器系統(tǒng)，能夠有效干擾紅外凝視成像制導(dǎo)導(dǎo)彈；其次，3?6 μ m中紅外激光不僅可以探測大范圍的氣體種類，還可用于對地球大氣中對流層和平流層組成成分的探測以及環(huán)境中有機污染的高靈敏度檢測等；再次，多數(shù)重要的碳氫氣體及其他有毒氣體分子在該波段的吸收也有較強的吸收特性，因此其在微量氣體檢測領(lǐng)域也具有巨大的應(yīng)用價值，如油田開采、毒品稽查、天然氣管道泄漏檢測、煤礦中甲烷氣體探測等；還有，由于大部分常見聚合物在波長大于3 μπι的中紅外波段具有強烈的吸收帶，因此中紅外激光還可應(yīng)用于聚合物加工；另外，工作波長在近3 μπι的激光能夠被水分子強烈吸收，利用它可以進行醫(yī)學(xué)上面的激光微治療以及精確的切割和軟組織切除手術(shù)。
[0003]在各種產(chǎn)生中紅外激光的方法中，相對于光參量振蕩器、光參量放大器以及量子級聯(lián)激光器而言，光纖激光器具有亮度高、峰值功率高、可調(diào)諧、激光閾值低、輸出光束質(zhì)量好、轉(zhuǎn)換效率高、以及高“表面積/體積”比、柔韌性與靈活性好、易于集成等顯著優(yōu)點，因此發(fā)展高效率地中紅外光纖激光器有著重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價值。而傳統(tǒng)的中紅外光纖激光器，其采用單一波長的泵浦光泵浦摻雜稀土離子氟化物光纖，然而稀土離子能級中對應(yīng)于3?5 μπι區(qū)域的中紅外激光躍迀的能級往往是激光下能級壽命高于上能級壽命，難以實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，從而使得其對應(yīng)波長的激光躍迀自終止，難以實現(xiàn)波長大于3 μπι的激光輸出，目前室溫下最長也只能產(chǎn)生3.005 μπι波長的激光。同時，摻雜稀土離子的激光源在中紅外區(qū)域具有許多不利因素，如激發(fā)態(tài)吸收、能量轉(zhuǎn)移上轉(zhuǎn)換等躍迀過程，增大了激光的泵浦閾值功率，使得激光器效率低、輸出功率小，大大地限制了中紅外光纖激光器的實際應(yīng)用。
[0004]拉曼光纖激光器是基于光纖中的受激拉曼散射(SRS)效應(yīng)的非線性光纖激光器，它利用已有波長較短的泵浦光作用于拉曼光纖，從而產(chǎn)生更長波長的拉曼激光輸出。硫化物光纖作為另一種常見中紅外光纖，被廣泛用于中紅外激光領(lǐng)域，其典型的聲子能量為300?450cm-l，略低于氟化物光纖，因此可支持更長波長的傳輸，相對于氟化物光纖，硫化物光纖具有更高的拉曼增益系數(shù)，因此可將其用于產(chǎn)生中紅外拉曼激光。級聯(lián)拉曼光纖激光是獲得長波長激光的一種有效方法，但是目前中紅外級聯(lián)拉曼光纖激光器的研宄成果還較少，且其輸出波長還主要集中在2 μ m波段，而目前已實現(xiàn)的中紅外拉曼光纖激光器中其最長輸出波長為3.34 μ m，功率也只有0.6W。
[0005]因此，現(xiàn)有技術(shù)中在獲得波長范圍在3?6 μπι區(qū)間的激光存在困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明實施例通過提供一種雙波長泵浦中紅外拉曼光纖激光器，解決了現(xiàn)有技術(shù)中在獲得波長范圍在3?6 μπι區(qū)間的激光存在困難的技術(shù)問題。
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例提供一種雙波長泵浦中紅外拉曼光纖激光器，包括:半導(dǎo)體激光泵浦源、摻銩光纖激光泵浦源、二色鏡、耦合透鏡、雙包層摻Er3+ZBLAN光纖、氟化物光纖光柵FBGtl、硫化物光纖、硫化物光纖光柵對，所述雙包層摻Er3+ZBLAN光纖的一端內(nèi)設(shè)置氟化物光纖光柵FBGtl，另一端與所述硫化物光纖熔接，在所述氟化物光纖光柵FBGtl與硫化物光纖的熔接點之間形成第一諧振腔，硫化物光纖中設(shè)置的硫化物光纖光柵對構(gòu)成第二諧振腔；
[0008]由所述半導(dǎo)體激光泵浦源和摻銩光纖激光泵浦源產(chǎn)生兩個不同波長，且相互垂直的連續(xù)泵浦光經(jīng)過二色鏡進行合成平行的泵浦光，所述平行的泵浦光通過耦合透鏡耦合進所述雙包層摻Er3+ZBLAN光纖內(nèi)包層中，在第一諧振腔中振蕩后，由半導(dǎo)體激光泵浦源泵浦產(chǎn)生的泵浦光對應(yīng)粒子躍迀形成2.7?2.9 μ m的激光輻射，由半導(dǎo)體激光泵浦源和摻銩光纖激光泵浦源共同泵浦產(chǎn)生的泵浦光對應(yīng)粒子躍迀形成3.2?3.9 μ m的激光輻射；由輻射產(chǎn)生的2.7?2.9 μ m波長的激光和3.2?3.9 μ m波長的激光進入硫化物光纖，在第二諧振腔中振蕩，輸出3?6 μ m波長的激光。
[0009]進一步地，所述半導(dǎo)體激光泵浦源采用976nm波長的泵浦光，所述摻銩光纖激光泵浦源采用2 μ m波長的泵浦光。
[0010]進一步地，硫化物光纖光柵對FBG2n_jP FBG 2n分別構(gòu)成第η階拉曼激光的諧振腔，η為正整數(shù)。
[0011]進一步地，所述第二諧振腔以2.7?2.9 μπι波長的激光和3.2?3.9 μπι波長的激光作為泵浦光時，經(jīng)硫化物光纖光柵對，通過至多3次拉曼頻移，輸出3?6 μ m波長的激光。
[0012]采用本發(fā)明中的一個或者多個技術(shù)方案，具有如下有益效果:
[0013]1、由于采用雙波長泵浦中紅外拉曼光纖激光器，設(shè)置有半導(dǎo)體激光泵浦源，摻銩光纖激光泵浦源共同發(fā)射泵浦光經(jīng)過二色鏡合成平行的泵浦光，該平行的泵浦光通過耦合透鏡耦合進雙包層摻Er3+ZBLAN光纖內(nèi)包層中，在第一諧振腔中振蕩后，由半導(dǎo)體激光泵浦源泵浦產(chǎn)生的泵浦光對應(yīng)粒子躍迀形成2.7?2.9 μ m的激光輻射，由半導(dǎo)體激光泵浦源和摻銩光纖激光泵浦源共同泵浦產(chǎn)生的泵浦光對應(yīng)粒子躍迀形成3.2?3.9 μ m的激光輻射；由輻射產(chǎn)生的2.7?2.9 μ m波長的激光和3.2?3.9 μ m波長的激光進入硫化物光纖，在第二諧振腔中振蕩，輸出3?6 μπι波長的激光，解決了現(xiàn)有技術(shù)中在獲得波長范圍在3?6 μ m區(qū)間的激光存在困難的技術(shù)問題，進而實現(xiàn)了能夠有效獲得波長范圍在3?6 μ m區(qū)間的激光的技術(shù)效果。
[0014]2、通過采用兩種不同波長的激光同時泵浦摻雜稀土離子光纖，有效地克服了斯托克斯效應(yīng)的限制，有利于高效率地實現(xiàn)高功率中紅外激光輸出。
[0015]3、該雙波長泵浦中紅外拉曼光纖激光器的可移植性和可集成度高，有利于實際應(yīng)用。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明實施例中雙波長泵浦中紅外拉曼光纖激光器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明實施例中雙包層摻Er3+ZBLAN光纖中Er3+的部分能級圖；
[0018]圖3為本發(fā)明實施例中As-Se硫化物光纖的拉曼頻移譜圖。
[0019]其中，101半導(dǎo)體激光泵浦源，102摻銩光纖激光泵浦源，103 二色鏡，104耦合透鏡，105雙包層摻Er3+ZBLAN光纖，106氟化物光纖光柵，107硫化物光纖，108硫化物光纖光柵對，9 能級 4115/2，10 能級 4113/2，11 能級 4111/2，12 能級 419/2，13 能級 4F9/2，14 能級 4S3/2，15976nm泵浦光，162 μ m泵浦光，172.7?2.9 μ m的輻射光，183.2