[发明专利]全光纤型铥钬共掺单模光纤激光器

说明书

技术领域

本发明涉及光纤激光器领域，具体地说是提出一种全光纤型铥钬共掺单模光纤激光器。 

背景技术

近年来，随着光纤激光器的发展，2μm波段光纤激光器以其人眼安全等特性被广泛用于激光测距、激光雷达和远距离传感等领域，在军事方面发挥着巨大的作用。同时由于2μm波段的激光存在着对OH^-强烈的吸收窗口，高强度的热效应可使人体组织产生凝固、碳化或汽化效应，因此可应用于人体组织的凝固、止血和高效率切除，其手术切除创面小、出血少，而且可以避免金属制手术刀因直接接触皮肤而具有的潜在污染问题，因此2μm波段的激光也具有广阔的医学应用前景。另外，通信上，除本身可作为空间光通信的光源外，还可作为泵浦源去抽运其它工作物质，以产生4μm-5μm波长的激光，应用于空间光通信。 

钬离子因其具有可辐射出2μm激光的能级结构，已被作为2μm波段各种不同基质中激光的激活离子而广泛研究，而掺钬离子石英基光纤激光器是研制波长为2μm的紧凑、高效全固态激光器的最有前途的候选者。但是 在单掺钬离子的石英基光纤中，无辐射跃迁占据主导地位，激光产生效率低，共掺铥可以有效解决这一问题，利用铥钬离子之间的能量转移机制，有效降低了单掺钬离子的无辐射跃迁，整体效率得到了提升。铥钬离子共掺石英基光纤激光器主要有3种泵浦机制，分别对应3种泵浦带：800nm，1200nm和1600nm。国内外对于铥钬共掺光纤激光器的研究主要集中在800nm和1200nm泵浦带，并且分别得到了不同功率的激光输出，对于1600nm泵浦带(吸收光谱范围约为1500-1750nm)泵浦的铥钬共掺光纤激光器的研究却很少。 

目前，已经有高功率掺铒光纤激光器的报道。2003年Photoncis公司已经报道可以生产最大连续输出功率为80W的可调谐铒镱共掺单模光纤激光器，调谐范围为1550-1567nm，这就为1600nm泵浦带泵浦的铥钬共掺光纤激光器的研制提供了可以利用的泵浦源。此泵浦源不仅可以提供高功率泵浦而且带有单模尾纤输出，可以实现泵浦源和铥钬共掺光纤的高效率耦合。由于铥钬共掺杂光纤是由掺铒光纤激光器泵浦，实现了真正意义上的2μm波段全光纤激光器。 

又因为1600nm波段激光泵浦铥钬共掺石英基光纤能够简化系统的能级结构(如附图2)，减少复杂机制对于整体效率的影响，更有利于光纤效能的发挥。另外，1600nm波段的光能量转换为2μm波段的光能量的理论转换效率约为80％，而800nm和1200nm波段的光能量转换为2μm波段的光能量的理论转换效率也分别只有约80％和60％。所以，研究和制作1600nm波段光纤激光器泵浦的铥钬共掺全光纤型光纤激光器具有实际的意义。 

发明内容

本发明的目的在于提出一种全光纤型铥钬共掺单模光纤激光器。 

本发明采取了如下技术方案：一种全光纤型铥钬共掺单模光纤激光器，包括第一泵浦源101，第二泵浦源102，2合1光纤合束器103，第一反射光栅104，铒镱共掺杂光纤105，第二反射光栅106，隔离器201，第三反射光栅202，铥钬共掺杂光纤203，法布里-波罗(F-P)标准具204； 

2合1光纤合束器103的一端有2根光纤分别与第一泵浦源101和第二泵浦源102的尾纤熔接；2合1光纤合束器103的另一端与第一反射光栅104熔接；第一反射光栅104的另一端与铒镱共掺杂光纤105连接；铒镱共掺杂光纤105的另一端与第二反射光栅106连接；第二反射光栅106与隔离器201熔接；隔离器201的另一端与第三反射光栅202熔接；第三反射光栅202的另一端与铥钬共掺杂光纤203连接；铥钬共掺杂光纤203的另一端与法布里-波罗(F-P)标准具204连接。 

第一泵浦源101，第二泵浦源102，2合1光纤合束器103，第一反射光栅104，铒镱共掺杂光纤105，第二反射光栅106共同构成泵浦系统1。 

其中，第一泵浦源101，第二泵浦源102均为980nm半导体激光器(LD)；2合1光纤合束器103可将101和102的激光耦合进入单模光纤；第一反射光栅104，铒镱共掺杂光纤105，第二反射光栅106共同构成泵浦系统1的激光谐振腔且第一反射光栅104和第二反射光栅106具有相同的反射波长但具有不 同的反射率，其反射波长和反射率可以根据实际需要确定；第一反射光栅104和第二反射光栅106通过相位掩膜法直接写在铒镱共掺杂光纤上；铒镱共掺光纤的长度可以根据实际需要确定；