1.75μm窄線寬摻銩光纖激光器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光纖激光器，具體涉及一種基于體布拉格光柵(VBG) 1.75 μ??窄線寬摻銩光纖激光器。
【背景技術(shù)】
[0002]自上世紀(jì)80年代中期英國(guó)南安普頓大學(xué)摻餌(Er3+)光纖的突破，使稀土摻雜光纖激光器在實(shí)用性方面取得重大進(jìn)步，顯示出十分誘人的應(yīng)用前景。近年來，關(guān)于1.7μπι-2μπι波段范圍的激光輸出被相繼報(bào)導(dǎo)。該波段范圍的激光被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防軍事以及醫(yī)療等諸多領(lǐng)域，而且1.75 μ m波段激光可以作為栗浦光對(duì)稀土離子Dy3+、Pr3+進(jìn)行栗浦產(chǎn)生3-5 μ m波段中紅外激光。
[0003]目前，國(guó)內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)對(duì)1.75 μ m波段激光器研究較少，現(xiàn)有的1.75 μ m窄線寬摻銩光纖激光器輸出的栗浦源穩(wěn)定性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的問題是提供一種栗浦源穩(wěn)定性好的1.75 μm窄線寬摻銩光纖激光器，它可以實(shí)現(xiàn)3?5 μπι波段中紅外激光的輸出。
[0005]解決上述問題的技術(shù)方案:所提供的1.75 μπι窄線寬摻銩光纖激光器包括栗浦源、聚焦透鏡、反射鏡、單模光纖、增益光纖、反饋段激光準(zhǔn)直透鏡、體布拉格光柵(VBG)和輸出端激光準(zhǔn)直透鏡；
[0006]在栗浦源的輸出光路上依次設(shè)置有聚焦透鏡和反射鏡，其中反射鏡與栗浦源的輸出光路成45°夾角；
[0007]經(jīng)反射鏡反射后的輸出光路上依次設(shè)置有單模光纖、增益光纖、反饋段激光準(zhǔn)直透鏡和體布拉格光柵(VBG);
[0008]所述輸出端激光準(zhǔn)直透鏡設(shè)置在經(jīng)反射鏡反射后的輸出光路的反方向上。
[0009]還包括水冷系統(tǒng)；單模光纖和增益光纖上都設(shè)置有水冷系統(tǒng)，對(duì)光路中的單模光纖與增益光纖的熔接點(diǎn)進(jìn)行水冷。
[0010]栗浦源采用輸出波長(zhǎng)為1.55 μπι的摻鉺光纖激光器。
[0011]聚焦透鏡、反饋端激光準(zhǔn)直透鏡和輸出端激光準(zhǔn)直透鏡的焦距分別為40mm、12mm和 30mmο
[0012]上述單模光纖末端與增益光纖前端熔接在一起。
[0013]增益光纖的纖芯和內(nèi)包層的半徑分別為6.2 μπι和125 μπι，纖芯和內(nèi)包層的數(shù)值孔徑分別為0.23和0.45，增益光纖的長(zhǎng)度為30mm。其中，增益光纖末端端面為斜八度角。
[0014]在室溫條件下，本發(fā)明選用體布拉格光柵(VBG)中心波長(zhǎng)為1750±0.5nm，半高寬FWHM小于1.6nm，相對(duì)反射率大于99%，光柵厚度為3.5mm，光柵面積為6mmX8mm，光柵調(diào)諧角度小于2°。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
[0016]本發(fā)明通過對(duì)體布拉格光柵(VBG)進(jìn)行角度調(diào)諧，得到1.75 μπι的激光輸出，同時(shí)窄化輸出激光的線寬，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，插入損耗低、效率高，散熱性好，可以適用于較高功率運(yùn)行。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是本發(fā)明的輸出激光光譜圖；
[0019]圖3是本發(fā)明的激光輸出功率分別與吸收栗浦光功率和耦合進(jìn)光纖中的栗浦光功率的關(guān)系圖。
[0020]附圖標(biāo)記明細(xì):
[0021]1-栗浦源；2_聚焦透鏡；3_反射鏡；4_水冷系統(tǒng)；5_單模光纖；6_增益光纖；7-反饋段激光準(zhǔn)直透鏡；8_體布拉格光柵；9_輸出端激光準(zhǔn)直透鏡。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳述:
[0023]如圖1所述的1.75 μπι窄線寬摻銩光纖激光器，包括栗浦源1、聚焦透鏡2、反射鏡3、單模光纖5、增益光纖6、反饋段激光準(zhǔn)直透鏡7、體布拉格光柵8 (VBG)和輸出端激光準(zhǔn)直透鏡9構(gòu)成。增益光纖6吸收栗浦源I輻射的能量后，形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，Tm3+在能級(jí)3H6?3H4之間躍迀，產(chǎn)生1.7 μπι波段范圍的受激輻射，再通過諧振腔的振蕩放大形成穩(wěn)定的激光。反射鏡3于單模光纖5 —端45°角放置，單模光纖5與增益光纖6熔接在一起；在面向45°反射鏡3的垂直光路上設(shè)置有反饋段激光準(zhǔn)直透鏡7和水冷系統(tǒng)4以及由單模光纖5端面和體布拉格光柵8 (VBG)組成的諧振腔端面反射原件；諧振腔的一端由無源單模光纖5端面4%的菲涅爾反射構(gòu)成，另一端則是體布拉格光柵8 (VBG)。經(jīng)過激光準(zhǔn)直透鏡7的激光入射到體布拉格光柵8 (VBG)上，通過對(duì)體布拉格光柵8 (VBG)的角度調(diào)諧，得到從激光準(zhǔn)直透鏡9輸出的1.75 μπι的激光和實(shí)現(xiàn)輸出激光的窄線寬。
[0024]實(shí)驗(yàn)所用的栗浦源I為IPG Laser公司生產(chǎn)的1550nm摻鉺光纖激光器。聚焦透鏡2焦距為40mm，反饋端激光準(zhǔn)直透鏡7的焦距為12mm，輸出端激光準(zhǔn)直透鏡9的焦距為20臟。45°反射鏡3在1530?1570nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)高反射，在1650?2050nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)高透射，摻銩增益光纖6的纖芯和內(nèi)包層直徑分別為6.2 μπι和125 μm，數(shù)值孔徑分別為0.23和0.45，所用光纖長(zhǎng)度為30cm。本發(fā)明所使用的體布拉格光柵8 (VBG)在室溫下中心波長(zhǎng)為1750 ±0.5nm，半高寬FWHM小于1.6nm，相對(duì)反射率高于99%，光柵厚度約3.5臟，光柵面積約6_X8mm，光柵調(diào)諧角度應(yīng)小于2°。
[0025]諧振腔的一端由無源單模光纖5端面4%的菲涅爾反射構(gòu)成，另一端則是體布拉格光柵8 (VBG)的波長(zhǎng)選擇性起全反射作用。為了減小光纖過熱造成的光纖損壞和激光輸出的不穩(wěn)定性，將光纖的兩端置于鋁制V型槽中進(jìn)行水冷。光譜儀在1750nm激光輸出端檢測(cè)激光光譜，如圖2所示。如圖3所示是1750nm激光輸出功率分別與吸收栗浦光功率(用上方的圓圈表示)和耦合進(jìn)光纖中的栗浦光功率(用下方的X表示)的關(guān)系圖。由圖可知，激光輸出閾值約為600mW，實(shí)驗(yàn)中最大輸出功率為400mW。
[0026]通過大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，通過對(duì)體布拉格光柵8 (VBG)采取角度調(diào)諧，能產(chǎn)生1.75 μ m激光，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)激光輸出光譜窄化的目的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種1.75 μ m窄線寬摻銩光纖激光器，其特征在于:包括栗浦源； 所述栗浦源的輸出光路上依次設(shè)置有聚焦透鏡和反射鏡，其中反射鏡與栗浦源的輸出光路成45°夾角； 經(jīng)反射鏡反射后的輸出光路上依次設(shè)置有單模光纖、增益光纖、反饋段激光準(zhǔn)直透鏡和體布拉格光柵VBG ; 所述輸出端激光準(zhǔn)直透鏡設(shè)置在經(jīng)反射鏡反射后的輸出光路的反方向上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的1.75 μ m窄線寬摻銩光纖激光器，其特征在于:還包括水冷系統(tǒng)；單模光纖和增益光纖上都設(shè)置有水冷系統(tǒng)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的1.75 μ m窄線寬摻銩光纖激光器，其特征在于:所述栗浦源為輸出波長(zhǎng)為1.55 μπι的摻鉺光纖激光器。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的1.75 μm窄線寬摻銩光纖激光器，其特征在于??聚焦透鏡、反饋端激光準(zhǔn)直透鏡和輸出端激光準(zhǔn)直透鏡的焦距分別為40mm、12mm和30mm。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的1.75 μπι窄線寬摻鎊光纖激光器，其特征在于:所述單模光纖末端與增益光纖前端熔接在一起。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的1.75 μ m窄線寬摻銩光纖激光器，其特征在于:增益光纖的纖芯和內(nèi)包層的半徑分別為6.2 μπι和125 μm，纖芯和內(nèi)包層的數(shù)值孔徑分別為0.23和0.45，增益光纖的長(zhǎng)度為30mm。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的1.75 μπι窄線寬摻銩光纖激光器，其特征在于:所述增益光纖末端端面為斜八度角。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的1.75 μπι窄線寬摻銩光纖激光器，其特征在于:在室溫條件下，體布拉格光柵VBG中心波長(zhǎng)為1750 ±0.5nm，半高寬FWHM小于1.6nm，相對(duì)反射率大于99%，光柵厚度為3.5mm，光柵面積為6mmX 8mm，光柵調(diào)諧角度小于2°。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種1.75μm窄線寬摻銩光纖激光器，包括泵浦源、聚焦透鏡、反射鏡、單模光纖、增益光纖、反饋段激光準(zhǔn)直透鏡、體布拉格光柵VBG和輸出端激光準(zhǔn)直透鏡；在泵浦源的輸出光路上依次設(shè)置有聚焦透鏡和反射鏡，其中反射鏡與泵浦源的輸出光路成45°夾角；經(jīng)反射鏡反射后的輸出光路上依次設(shè)置有單模光纖、增益光纖、反饋段激光準(zhǔn)直透鏡和體布拉格光柵VBG；輸出端激光準(zhǔn)直透鏡設(shè)置在經(jīng)反射鏡反射后的輸出光路的反方向上。該激光器通過對(duì)體布拉格光柵(VBG)進(jìn)行角度調(diào)諧，得到1.75μm的激光輸出，同時(shí)窄化輸出激光的線寬，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，插入損耗低、效率高，散熱性好，可以適用于較高功率運(yùn)行。
【IPC分類】H01S3/1055, H01S3/042, H01S3/067
【公開號(hào)】CN105119135
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510361722
【發(fā)明人】彭波, 郭海濤, 肖旭升, 高存孝, 全昭
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所
【公開日】2015年12月2日
【申請(qǐng)日】2015年6月25日