用于產(chǎn)生1.5μm激光的光纖氣體激光發(fā)生裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光器技術(shù)領(lǐng)域，具體的涉及一種用于產(chǎn)生1.5μπι激光的光纖氣體激光發(fā)生裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]1.5 μπι波段的激光在光纖通訊、生物醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測(cè)以及工業(yè)加工領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用價(jià)值，一直以來(lái)都是國(guó)際研究的熱點(diǎn)?？烧{(diào)諧的、窄線寬、高峰值功率的1.5 μπι波段激光更能作為超連續(xù)譜激光、紅外氣體激光器或光參量振蕩的理想光源。目前1.5 μm光源主要通過(guò)稀土離子摻雜的實(shí)心玻璃光纖激光器獲得，但是由于實(shí)心摻雜光纖損傷閾值低、非線性效應(yīng)強(qiáng)，出射激光的功率難以進(jìn)一步提升。雖然通過(guò)鎖模、調(diào)Q等方法可以使其輸出高峰值功率的1.5 μπι波段激光，但是高峰值功率激光在實(shí)心光纖中傳輸引起的非線性效應(yīng)，常會(huì)導(dǎo)致激光的光譜發(fā)生展寬，進(jìn)而難以實(shí)現(xiàn)窄線寬激光的輸出。
[0003]氣體作為激光工作介質(zhì)，具有流動(dòng)性強(qiáng)，散熱快，損傷閾值高等優(yōu)點(diǎn)。氣體分子對(duì)激光的受激拉曼散射效應(yīng)可以產(chǎn)生激光輻射頻移。受激拉曼散射是一種非彈性碰撞，對(duì)栗浦源的波長(zhǎng)沒(méi)有特別要求，激光產(chǎn)生的輻射頻移取決于分子的能級(jí)結(jié)構(gòu)。而且產(chǎn)生的受激拉曼散射光的線寬只取決于栗浦激光的線寬。由于氣體受激拉曼散射具有增益系數(shù)高、頻移大、介質(zhì)選擇靈活等特點(diǎn)，自1963年被首次報(bào)道以來(lái)受到了廣泛的關(guān)注，已經(jīng)被證明是一種產(chǎn)生可調(diào)諧、窄線寬、新波長(zhǎng)激光器的有效手段。但氣體受激拉曼散射存在以下問(wèn)題:a、氣體受激產(chǎn)生激光的有效作用距離短；b、在自由空間實(shí)現(xiàn)氣體受激拉曼散射所需栗浦閾值高；c、會(huì)產(chǎn)生高階拉曼散射以及反Stokes拉曼散射等額外的譜線，降低特定譜線增益，從而使得特定波長(zhǎng)的激光的轉(zhuǎn)換效率低。
[0004]為了增強(qiáng)光與氣體的相互作用，曾采用空心毛細(xì)玻璃管和高精度的法布里-珀羅腔，但是有效作用距離還是非常有限，轉(zhuǎn)換效率仍然很低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種用于產(chǎn)生1.5 μ m激光的光纖氣體激光發(fā)生裝置，該發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中采用自由空間氣體受激拉曼散射獲得1.5 μπι波段激光有效作用距離長(zhǎng)、栗浦閾值高、轉(zhuǎn)換效率低的技術(shù)問(wèn)題。
[0006]本發(fā)明提供一種用于產(chǎn)生1.5 μπι激光的光纖氣體激光發(fā)生裝置，包括:栗浦源、用于將栗浦激光耦合至空心光子晶體光纖的栗浦耦合裝置、空心光子晶體光纖和準(zhǔn)直濾波裝置；空心光子晶體光纖中填充工作氣體，工作氣體為CH4、C2H6、C3Hs、(??；駽 2H4中的一種或多種；栗浦源輸出端與栗浦耦合裝置的輸入端光連接，栗浦耦合裝置的輸出端與空心光子晶體光纖的一端光連接；空心光子晶體光纖的另一端與準(zhǔn)直濾波裝置光連接，經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直濾波的1.5 μπι波段激光從準(zhǔn)直濾波裝置的出射端出射。
[0007]進(jìn)一步地，工作氣體為C2H6。
[0008]進(jìn)一步地，還包括多個(gè)密封窗口和用于對(duì)空心光子晶體光纖抽真空并充入工作氣體的抽/充氣裝置，栗浦耦合裝置通過(guò)密封窗口與空心光子晶體光纖的一端光連接；空心光子晶體光纖的另一端通過(guò)密封窗口與準(zhǔn)直濾波裝置光連接；抽/充氣裝置與各密封窗口氣路連接。
[0009]進(jìn)一步地，栗浦源輸出為中心波長(zhǎng)1064nm的激光。
[0010]進(jìn)一步地，空心光子晶體光纖為負(fù)曲率空心光子晶體光纖。
[0011]進(jìn)一步地，栗浦耦合裝置包括依序光連接的準(zhǔn)直光學(xué)部、功率調(diào)節(jié)部、偏振調(diào)整部和激光模式匹配部，準(zhǔn)直光學(xué)部的輸入端與栗浦源光連接；激光模式匹配部的輸出端與空心光子晶體光纖輸入端光連接。
[0012]進(jìn)一步地，準(zhǔn)直光學(xué)部包括依序光連接的第一高反鏡和第二高反鏡，栗浦源的出射端與第一高反鏡光連接，第一高反鏡與第二高反鏡光連接。
[0013]進(jìn)一步地，功率調(diào)節(jié)部包括依序光連接的第一半波片和偏振分光棱鏡，第一半波片與第二高反鏡光連接。
[0014]進(jìn)一步地，偏振調(diào)整部包括第二半波片，第二半波片與偏振分光棱鏡光連接；激光模式匹配部包括栗浦耦合透鏡，栗浦耦合透鏡的輸入端與第二半波片光連接。
[0015]進(jìn)一步地，準(zhǔn)直濾波裝置包括依序光連接的準(zhǔn)直透鏡和濾光片。
[0016]本發(fā)明的技術(shù)效果:
[0017]1、本發(fā)明提供用于產(chǎn)生1.5 μπι激光的光纖氣體激光發(fā)生裝置，通過(guò)栗浦激光與填充于空心光子晶體光纖中的工作氣體發(fā)生受激拉曼散射相互作用，從而實(shí)現(xiàn)栗浦激光拉曼移頻至1.5 μπι波段，實(shí)現(xiàn)可調(diào)諧、窄線寬、高峰值功率的1.5 μπι波段激光的輸出。
[0018]2、本發(fā)明采用C2H6氣體作為增益介質(zhì)，損傷閾值高，氣體流動(dòng)性好，散熱快；
[0019]3、本發(fā)明采用空心光子晶體光纖作為激光與工作氣體相互作用的場(chǎng)所，結(jié)構(gòu)緊湊、便于攜帶；
[0020]4、本發(fā)明采用的空心光子晶體光纖，為栗浦激光與工作氣體的相互作用提供了非常長(zhǎng)的有效作用距離，大大降低了栗浦閾值；通過(guò)合理設(shè)計(jì)光纖的傳輸損耗譜，可以抑制其他譜線，實(shí)現(xiàn)所需譜線的輸出。
[0021]具體請(qǐng)參考根據(jù)本發(fā)明的用于產(chǎn)生1.5 μπι激光的光纖氣體激光發(fā)生裝置提出的各種實(shí)施例的如下描述，將使得本發(fā)明的上述和其他方面顯而易見(jiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例用于產(chǎn)生1.5 μπι激光的光纖氣體激光發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖例說(shuō)明:
[0024]1、栗浦源；2、第一高反鏡；3、第二高反鏡；4、第一半波片；5、偏振分光棱鏡；6、第二半波片；7、栗浦親合透鏡；8、入射窗口 ；9、空心光子晶體光纖；10、抽/充氣裝置；11、輸出窗口 ；12、輸出準(zhǔn)直透鏡；13、濾光片。
【具體實(shí)施方式】
[0025]構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。
[0026]參見(jiàn)圖1，本發(fā)明提供的用于產(chǎn)生1.5 μπι激光的光纖氣體激光發(fā)生裝置包括:栗浦源1、用于將栗浦激光耦合至空心光子晶體光纖9的栗浦耦合裝置、空心光子晶體光纖9和準(zhǔn)直濾波裝置；空心光子晶體光纖9中填充工作氣體；栗浦源1的輸出端與栗浦耦合裝置的輸入端光連接，栗浦耦合裝置的輸出端與空心光子晶體光纖9的一端光連接；空心光子晶體光纖9的另一端與準(zhǔn)直濾波裝置光連接；工作氣體為CH4、C2H6、C3Hs、CA?；駽2H4中的一種或多種。
[0027]本發(fā)明提供的激光發(fā)生裝置通過(guò)在空心光子晶體光纖9中填充工作氣體，同時(shí)空心光子晶體光纖9將栗浦激光約束其纖芯中，使得栗浦激光與工作氣體在纖芯內(nèi)相互作用，從而延長(zhǎng)了栗浦激光與工作氣體的有效相互作用距離，可以提高栗浦強(qiáng)度降低栗浦閾值。栗浦激光通過(guò)與氣體發(fā)生受激拉曼散射相互作用產(chǎn)生1.5 μπι的受激拉曼散射輻射，之后經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直濾波裝置后，輸出可調(diào)諧的、窄線寬、高峰值功率的1.5 μπι激光。
[0028]優(yōu)選的，工作氣體為C2H6。本發(fā)明采用該工作氣體后，充分利用了 C2H6氣體的拉曼散射的線寬只決定于栗浦激光的線寬，使得所得激光的線寬較窄。工作氣體的損傷閾值相對(duì)于實(shí)心玻璃光纖要高很多，損傷閾值高意味著可以承受更高的峰值功率，實(shí)現(xiàn)高功率輸出。在實(shí)心玻璃光纖中高功率的激光容易引起非線性效應(yīng)導(dǎo)致譜線展寬，而氣體的非線性效應(yīng)閾值很高，不容易引起非線性效應(yīng)，不會(huì)引起譜線的展寬。
[0029]優(yōu)選的，還包括多個(gè)密封窗口和用于將空心光子晶體光纖9抽真空并充入工作氣體的抽/充氣裝置10，栗浦耦合裝置通過(guò)密封窗口與空心光子晶體光纖9的一端光連接；空心光子晶體光纖9的另一端通過(guò)密封窗口與準(zhǔn)直濾波裝置光連接；抽/充氣裝置10與各密封窗口氣路連接。采用該方式連接填充工作氣體的空心光子晶體光纖9能