[发明专利]一种基于GaSb单晶半导体复合光纤的1.7μm单频光纤激光器

说明书

本发明涉及一种基于GaSb单晶半导体复合光纤的1.7μm单频光纤激光器，包括泵浦源、波分复用器、谐振腔以及隔离器；所述谐振腔包括依次连接的窄带光栅、增益光纤和宽带光栅；所述泵浦源发出的泵浦光通过所述波分复用器的泵浦端耦合进入所述谐振腔，在腔内形成激光振荡，产生1.7μm波段单频光纤激光，所述1.7μm波段单频光纤激光经过所述波分复用器，再经所述隔离器后输出；其中，所述增益光纤为GaSb单晶半导体复合光纤。该1.7μm单频光纤激光器为全光纤的分布布拉格反射(DBR)谐振腔结构，结构简单，紧凑，能够长期稳定运行，易于操作，可实现1.7μm波段单频激光输出。

技术领域

本发明涉及光纤激光器领域，具体涉及一种基于GaSb单晶半导体复合光纤的1.7μm单频光纤激光器。

背景技术

1.7μm波段光纤激光器在生物医疗、中红外激光产生、有机物测量、激光加工等领域具有广阔的应用前景。目前，1.7μm波段光纤激光器的研究处于初期阶段，主要通过三种方法去实现[张岩，张鹏，刘鹏等.1.7μm波段光纤光源研究进展及其应用[J].激光与光电子学进展，2016，53：090002]：(1)泵浦掺Tm光纤，并用滤波器得到1.7μm波段增益谱；(2)泵浦Tm-Tb掺杂或掺Bi光纤直接得到1.7μm波段增益谱；(3)基于拉曼频移等非线性效应，采用1.55μm激光泵浦非线性光纤产生拉曼频移等得到1.7μm波段增益谱。然而，方法(1)掺Tm光纤在1.7μm波段增益较低，滤波后增益谱输出功率和效率较低；方法(2)Tm-Tb掺杂和掺Bi光纤的研制处于起步阶段，增益较低；方法(3)受限于泵浦光的功率，得到波长大于1750nm的激光比较困难，且激光器结构复杂，效率较低、稳定性较差。因此，亟需研发高增益的1.7μm波段增益光纤，进而研制出高性能的1.7μm波段光纤激光器。

目前，1.7μm波段单频光纤激光器的研究也处于初始阶段，大多基于掺Tm玻璃光纤，然而掺Tm玻璃光纤在1.7μm波段增益较低，采用DBR线性短腔获得的1.7μm波段单频激光输出功率和效率较低[X.Cen,X.Guan,C.Yang,et al.,Short-wavelength,in-band-pumpedsingle-frequency DBR Tm³⁺-doped germanate fiber laser at 1.7μm,IEEE PhotonicsTechnol.Lett.,33(7):350-353(2021)]。与DBR线性短腔相比，采用环形腔或复合腔结构可以一定程度上提高1.7μm波段单频激光输出的功率和效率，但会导致1.7μm波段单频光纤激光器的结构变的复杂，易受外界环境干扰，稳定性较差，噪声较差[J.Zhang,Q.Sheng,L.Zhang,et al.,Single-frequency 1.7-μm Tm-doped fiber laser with opticalbistability of both power and longitudinal mode behavior,Opt.Express,29(14):21409-21417(2021)；L.Zhang,J.Zhang,Q.Sheng,et al.,Watt-level 1.7-μm single-frequency thulium-doped fiber oscillator,Opt.Express,29(17):27048-27056(2021)]。

因此，亟需研发一种结构紧凑、稳定性好、易于操作、高性能的1.7μm波段单频光纤激光器，进而满足应用需求。

发明内容

本发明的目的是针对上述技术问题，提供一种基于GaSb单晶半导体复合光纤的1.7μm单频光纤激光器，该1.7μm单频光纤激光器具有结构紧凑、稳定性好、易于操作、高性能的优点，输出单频激光波长在1650nm～1750nm范围内可调，最大输出功率在1mW～5W范围内可调，线宽小于1MHz。

本发明的目的通过以下方案实现：