[发明专利]一种双波长泵浦中红外拉曼光纤激光器

说明书

技术领域

本发明涉及中红外激光技术领域，尤其涉及一种双波长泵浦中红外拉曼光纤激光器。

背景技术

波长位于3～6μm区域大气窗口的中红外激光光源具有广泛地应用。如高功率的中红外激光光源可应用于国防中的激光对抗，主要针对红外激光对红外焦平面阵列探测器的饱和干扰及破坏性致盲,可有效抵制日趋严重的红外制导预警机的威胁，3～6μm中红外激光对抗武器是集告警、跟踪、瞄准和干扰、压制、致盲功能于一体的新型防御武器系统，能够有效干扰红外凝视成像制导导弹；其次，3～6μm中红外激光不仅可以探测大范围的气体种类，还可用于对地球大气中对流层和平流层组成成分的探测以及环境中有机污染的高灵敏度检测等；再次，多数重要的碳氢气体及其他有毒气体分子在该波段的吸收也有较强的吸收特性，因此其在微量气体检测领域也具有巨大的应用价值，如油田开采、毒品稽查、天然气管道泄漏检测、煤矿中甲烷气体探测等；还有，由于大部分常见聚合物在波长大于3μm的中红外波段具有强烈的吸收带，因此中红外激光还可应用于聚合物加工；另外，工作波长在近3μm的激光能够被水分子强烈吸收，利用它可以进行医学上面的激光微治疗以及精确的切割和软组织切除手术。

在各种产生中红外激光的方法中，相对于光参量振荡器、光参量放大器以及量子级联激光器而言，光纤激光器具有亮度高、峰值功率高、可调谐、激光阈值低、输出光束质量好、转换效率高、以及高“表面积/体积”比、柔韧性与灵活性好、易于集成等显著优点，因此发展高效率地中红外光纤激光器有着重要的科学意义和应用价值。而传统的中红外光纤激光器，其采用单一波长的泵浦光泵浦掺杂稀土离子氟化物光纤，然而稀土离子能级中对应于3～5μm区域的中红外激光跃迁的能级往往是激光下能级寿命高于上能级寿命，难以实现粒子数反转，从而使得其对应波长的激光跃迁自终止，难以实现波长大于3μm的激光输出，目前室温下最长也只能产生3.005μm波长的激光。同时，掺杂稀土离子的激光源在中红外区域具有许多不利因素，如激发态吸收、能量转移上转换等跃迁过程，增大了激光的泵浦阈值功率，使得激光器效率低、输出功率小，大大地限制了中红外光纤激光器的实际应用。

拉曼光纤激光器是基于光纤中的受激拉曼散射(SRS)效应的非线性光纤激光器，它利用已有波长较短的泵浦光作用于拉曼光纤，从而产生更长波长的拉曼激光输出。硫化物光纤作为另一种常见中红外光纤，被广泛用于中红外激光领域，其典型的声子能量为300～450cm-1，略低于氟化物光纤，因此可支持更长波长的传输，相对于氟化物光纤，硫化物光纤具有更高的拉曼增益系数，因此可将其用于产生中红外拉曼激光。级联拉曼光纤激光是获得长波长激光的一种有效方法，但是目前中红外级联拉曼光纤激光器的研究成果还较少，且其输出波长还主要集中在2μm波段，而目前已实现的中红外拉曼光纤激光器中其最长输出波长为3.34μm，功率也只有0.6W。

因此，现有技术中在获得波长范围在3～5.42μm区间的激光存在困难。

发明内容

本发明实施例通过提供一种双波长泵浦中红外拉曼光纤激光器，解决了现有技术中在获得波长范围在3～5.42μm区间的激光存在困难的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种双波长泵浦中红外拉曼光纤激光器，包括：半导体激光泵浦源、掺铥光纤激光泵浦源、二色镜、耦合透镜、双包层掺Er³⁺ZBLAN光纤、氟化物光纤光栅FBG₀、硫化物光纤、3对硫化物光纤光栅，所述双包层掺Er³⁺ZBLAN光纤的一端内设置氟化物光纤光栅FBG₀，另一端与所述硫化物光纤熔接，在所述氟化物光纤光栅FBG₀与3对硫化物光纤光栅的熔接点之间形成第一谐振腔，3对硫化物光纤光栅中设置的硫化物光纤光栅对构成第二谐振腔；