[发明专利]一种可调谐级联拉曼掺铥光纤激光器

说明书

技术领域

本发明涉及光纤激光器技术领域，特别是一种可调谐级联拉曼掺铥光纤激光器。

背景技术

2微米光纤激光器由于其在国防、军事、医疗以及中红外激光的产生等方面的重要作用，一直是研究和应用推广的热点。通常所说的2微米光纤激光器包括掺铥光纤激光器和掺钬光纤激光器。由于它们的发射谱的不同，掺铥光纤激光器通常输出2微米附近的激光而掺钬光纤光纤激光器则通常输出2.1微米附近的激光。波长的微小区别造成了二者的应用范围也略有不同。例如，2108纳米的激光可通过非线性倍频过程转换为有着非常重要而广泛应用的1054纳米激光，但掺铥光纤激光器由于受制于发射截面等因素无法产生这一波长的激光，而这一重要波长转换过程则可通过掺钬光纤激光器实现。然而，就激光器本身性能而言，掺铥光纤激光器相较于掺钬光纤激光器更具优势：1）具有更高的效率、2）具有更宽的波长调谐范围、3）具有更广的泵浦波长选择范围。这使得掺铥光纤激光器从多个角度看来都是一种更好的2微米光纤激光器。但其最大输出波长始终在2.05微米附近，无法输出更长的波长，也就无法完全替代掺钬光纤激光器。

石英光纤由于其天然的形状特征易于在传输光时发生非线性效应。一是因为其“细”，这容易造成高光强。一是因为其“长”，这有利于非线性效应的积累，即使石英本身的非线性系数较小。在光纤激光器中，非线性效应通常会对激光器的性能造成不良影响，故通常需要避免其发生。但在一些情况下，非线性效应（可视为“虚能级跃迁发光”过程）也可以加以利用，实现一些基于传统“实能级跃迁发光”的激光器无法做到的效果，如拉曼激光器即利用了受激拉曼散射大大的丰富了激光器的输出波长。

发明内容

为解决上述所提到的掺铥光纤激光器输出波长的限制问题，利用光纤中的受激拉曼散射效应，本发明提出了一种可调谐级联拉曼掺铥光纤激光器。

本发明的技术解决方案如下：

一种可调谐级联拉曼掺铥光纤激光器，特点在于其构成包括沿光路依次连接的泵浦源、耦合系统、一根掺铥石英光纤和输出双色镜；在所述的掺铥石英光纤上分别刻写第一高反射率光栅和第一低反射率光栅构成第一对布拉格光栅，在所述的掺铥石英光纤上分别刻写第二高反光栅和第二低反光栅构成第二对布拉格光栅。

所述的泵浦源输出的泵浦光波长对应于掺铥石英光纤的各吸收峰，可分别为750纳米到820纳米、1050纳米到1300纳米、1500纳米到1760纳米。

所述的掺铥石英光纤的铥的三价阳离子的重量比大于等于百分之一。

所述的第一对布拉格光栅的反射中心波长在1900纳米到2000纳米之间。

所述的第二对布拉格光栅的反射中心波长在2070纳米到2200纳米之间。

所述的第二对布拉格光栅的反射中心波长由第一对布拉格光栅的反射中心波长决定，满足拉曼频移为440cm^-1。

与现有技术相比，本发明实现了传统掺铥光纤激光器难以实现在2.07微米到2.2微米的可调谐输出。相较于输出同一波段激光的掺钬固体及光纤激光器，本发明结构简单、转换效率高，可广泛应用于医疗、军事、激光雷达以及环境检测等领域。

附图说明

图1为本发明可调谐级联拉曼掺铥光纤激光器的结构示意图。

图2为由第一对布拉格光栅（5）和其间的掺铥石英光纤（3）所构成的第一谐振腔的激光波长与最终输出拉曼激光波长的对应关系。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做详细的说明，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。