[发明专利]一种掺铒氟化物光纤激光器及激光产生方法

说明书

本发明提供了一种掺铒氟化物光纤激光器及激光产生方法，包括至少一个泵浦激光器、合束器、第一光纤布拉格光栅、第二光纤布拉格光栅、双包层掺铒氟化物光纤、第三光纤布拉格光栅、AlF₃端帽。本申请通过第一光纤布拉格光栅和第三光纤布拉格光栅形成的第二光学谐振腔对1.6μm激光进行约束，最终被铒离子的激发态能级⁴I_13/2吸收抽运至能级⁴I_9/2，再通过多声子弛豫回到能级⁴I_11/2，能级⁴I_11/2的粒子又能通过泵浦光跃迁到能级⁴I_13/2产生2.8μm激光，不仅使得1.6μm激光被循环利用，同时使得能级⁴I_13/2上的粒子被循环利用，降低了2.8μm激光振荡自终止效应，大大提高了激光器的能量利用率。

技术领域

本发明属于激光技术领域，尤其涉及的是一种掺铒氟化物光纤激光器及激光产生方法。

背景技术

光纤激光器作为一种新型的激光器，具有转化效率高、光束质量好、结构紧凑、便携性好、易于实现商业化等纯天然优势，一直是人们关注的焦点。其中，中红外2.8μm波段氟化物光纤激光器备受瞩目。随着中红外氟化物光纤材料工艺的不断改进，所获得的2.8μm波段激光输出功率也越来越高，高功率的2.8μm光纤激光器凭借其再生物医疗、材料加工、气体检测等方面的广泛应用，成为了科研工作者研究的热点领域。

目前，～2.8μm波段激光典型的由976nm激光泵浦掺Er³⁺氟化物光纤，通过铒离子由能级⁴I_11/2跃迁到能级⁴I_13/2所获得。但是该方案一方面由于铒离子在激发能级⁴I_13/2上的离子存留时间(9.0ms)，远远大于在更高能级⁴I_11/2的存留时间(6.9ms)，从而导致能级⁴I_11/2上的铒离子数减少，进而导致粒子反转数不足激光能级跃迁自终止；另一方面该方案通常伴随有⁴I_13/2→⁴I_15/2能级跃迁的1.6μm波段寄生振荡产生，从而产生副产物1.6μm激光，这不仅严重影响了激光器本身的量子效率(使得理论量子效率被限制在35％)，同时也使得激光器产生了大量额外的热量，影响激光器稳定性。

因此，现有技术有待于进一步的改进。

发明内容

鉴于上述现有技术中的不足之处，本发明的目的在于提供一种掺铒氟化物光纤激光器及激光产生方法，克服现在的2.8μm掺铒氟化物激光器铒离子在激发能级⁴I_13/2上的能级寿命远大于在更高能级⁴I_11/2的能级寿命，导致激光能级跃迁自终止，以及在能级⁴I_13/2与⁴I_15/2之间会产生1.6μm激光，使得光纤激光器的效率降低且这部分能量没有被利用，产生大量热量，限制了激光器输出功率的进一步提升的缺陷。

本发明所公开的第一实施例为一种掺铒氟化物光纤激光器，包括至少一个泵浦激光器、合束器、第一光纤布拉格光栅、第二光纤布拉格光栅、双包层掺铒氟化物光纤、第三光纤布拉格光栅、AlF₃端帽；其中，

所述泵浦激光器用于产生泵浦光；

所述第二光纤布拉格光栅与所述AlF₃端帽形成第一光学谐振腔，所述双包层掺铒氟化物光纤位于所述第一光学谐振腔内；

所述第一光纤布拉格光栅与所述第三光纤布拉格光栅形成第二光学谐振腔，所述双包层掺铒氟化物光纤位于所述第二光学谐振腔内；