[实用新型]高功率全光纤化近中红外超连续谱激光光源

说明书

技术领域

本实用新型属于高功率中红外激光的产生领域，尤其涉及高功率全光纤化 近中红外超连续谱激光光源。

背景技术

2～5微米波段中红外激光可应用于民事、军事、科学研究等诸多领域。目 前，实现2～5微米波段中红外激光主要为光学参量振荡器(OpticalParametric Oscillation，OPO)和量子级联激光器。其中，对于OPO技术，即通过非线性频 率转换的方法来逐步实现，使得整个系统设计复杂、体积庞大、稳定性差、电 光转化效率较低(<3％)，阻碍了此类中红外激光光源的广泛应用；量子级联激 光器一般工作在连续模式，电光转换效率仅为15％-20％，工作中需要良好的散 热处理，低电光转换效率、低输出功率、以及低的光束质量使其短期内无法实 现高功率中红外单模激光输出。与之相比，高功率光纤激光器泵浦中红外非线 性光纤产生的高功率中红外超连续谱激光源具有体积小、重量轻、效率高、可 靠性好等优势。并且随着近年来2微米波段脉冲掺铥光纤激光器输出功率的提 升，以及中红外氟化物、硫化物、碲化物光纤的发展，其输出功率、光谱范围 逐步已可与此波段OPO相媲美；同时其高的转换效率、高的输出功率及宽光谱 范围也都优于量子级联激光器。但是目前实现2～5微米中红外超连续谱光源所 采用的非线性介质多为商品化的氟化物玻璃(ZrF₄-BaF₂-LaF₃-AlF₃-NaF， ZBLAN)光纤，其熔点约为300℃，而激光器尾纤为普通石英光纤，熔点约为 1500℃，使得两者直接熔接变得比较困难。

在2～5微米中红外超连续谱的产生过程中，激光器尾纤与中红外光纤的耦 合方式多为透镜聚焦耦合及机械对接耦合。透镜耦合方式需要聚焦透镜及高精 度调整架，鲁棒性较差，且中红外光纤端面极易损坏，实用性较差。机械对接 耦合方式，则是采用高精度光纤夹具及调整架，使激光器尾纤与中红外光纤直 接对光耦合，此种方式虽然不需要透镜，但对光纤夹具要求较高，同时直接对 接需将光纤完全固定，同时需要对激光器尾纤及中红外光纤特殊处理(8°角切 割或镀膜防止激光反射)，无疑增加了操作的难度，同时高功率下光纤易受激 光反冲力扰动，容易造成光纤端面损坏，不易长时间稳定运行，更是限制了其 实用性。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题旨在提供一种全光纤化且可以实现高功率 输出的近中红外超连续谱激光光源。

本实用新型是这样实现的，一种高功率全光纤化近中红外超连续谱激光光 源，包括：

掺铥光纤种子激光器，用于产生掺铥超短脉冲激光；

掺铥光纤放大器，用于将所述掺铥超短脉冲激光进行功率放大，其内的光 纤为石英光纤；

中红外光纤，用于产生近中红外超连续谱及作为传输介质，具有一输出端；

熔接点封装模块，用于保护所述石英光纤与所述中红外光纤的熔接点，并 对熔接点进行散热；所述中红外光纤输出端置于所述熔接点封装模块外，经功 率放大后的掺铥超短脉冲激光依次经过所述石英光纤与所述中红外光纤后经所 述中红外光纤的输出端进行输出。

进一步地，所述高功率全光纤化近中红外超连续谱激光光源还包括反向光 纤模场适配器，连接在所述熔接点封装模块与所述掺铥光纤放大器之间，用于 将进行功率放大后的激光输出光纤与所述石英光纤进行匹配。

进一步地，所述掺铥光纤放大器包括单模掺铥光纤放大器和大模面积掺铥 光纤放大器，所述单模掺铥光纤放大器连接在所述掺铥光纤种子激光器与大模 面积掺铥光纤放大器之间，将掺铥超短脉冲激光进行功率预放大；所述大模面 积掺铥光纤放大器连接在所述单模掺铥光纤放大器与所述熔接点封装模块之 间，将进行功率预放大后的掺铥超短脉冲激光进行功率放大。

进一步地，所述高功率全光纤化激光光源还包括两个光纤耦合隔离器，其 中一个光纤耦合隔离器连接在所述掺铥光纤种子激光器与所述单模掺铥光纤放 大器之间，用于隔离所述单模掺铥光纤放大器的返回光；另一个光纤耦合隔离 器连接在所述单模掺铥光纤放大器与所述熔接点封装模块之间，用于隔离所述 大模面积掺铥光纤放大器的返回光。