[发明专利]1.6 μm和1.7 μm双波长切换的超快激光器

说明书

本发明专利公开了一种1.6μm和1.7μm双波长切换的高功率超快皮秒光纤激光器，属于超快激光和非线性变频技术领域。该激光器包括1.6μm耗散孤子超快激光器、1.6μm主振荡功率放大器以及可调谐超快拉曼激光转换腔。其中，1.6μm耗散孤子超快激光器结合1.6μm主振荡放大器可产生高功率的1.6μm超快激光；通过光开关可将高功率1.6μm超快激光注入可调谐超快拉曼激光转换腔中或者直接输出，从而实现1.6μm和1.7μm双波长可切换的高功率超快激光。通过调节拉曼转换腔中的可调时间延迟线，泵浦光会与拉曼转换腔中不同波长的拉曼增益在时间上实现同步，从而激发不同波长的超快拉曼激光。本发明提供了一种在生物组织上穿透深度更深的高功率超快皮秒激光光源，为皮脂腺增生等皮肤疾病的治疗提供更有效，更灵活可用光源。

技术领域

本专利属于超快激光和非线性光学技术领域，具体涉及一种1.6 μm和1.7 μm双波长切换的高功率超快光纤激光器。

背景技术

相较于1 μm波段的光源，1.6 μm和1.7 μm波段在生物组织上散射损耗更低，因此具有更强的组织穿透性，能够穿透皮肤到达组织神深处的病灶。尤其是1.7 μm波段，其处于C-H聚合物的强吸收峰处，且同时水分子吸收在此波段具有局部最小值。

高功率皮秒脉冲光源具有比连续光以及纳秒光源更高的峰值功率以及更低的热效应。应用在激光手术中能够大幅度地减轻患者的疼痛感；提高对待切除目标组织的指向性，避免因热效应累积对周围其他健康组织造成损伤。因此高功率的1.7 μm超快激光为美容及皮脂腺增生等皮肤疾病治疗提供了更有效的可用光源。

目前国内外对于1.7 μm波段的超快激光的实现手段主要分为：1.基于掺铥或掺铋增益光纤的锁模激光；2基于孤子拉曼自频移、四波混频和受激拉曼效应的非线性手段。前者受增益介质在短波方向上的重吸收效应、低增益以及长波自发辐射的影响，输出功率受到了严重的限制。而孤子拉曼自频移中孤子频移量随泵浦功率增加的特性以及操作在反常色散区域易发生的孤子分裂，同样限制了其输出功率的提升。通过四波混频效应则需要复杂的结构设计。由于受拉曼介质有限频移量的限制，目前基于受激拉曼散射效应的全光纤型激光器输出波长普遍低于1700 nm，且波长调谐普遍依赖于可调泵浦和滤波器。

发明内容

发明目的

本发明提供一种稳定、高效的高功率1.6 μm和1.7 μm双波长切换的超快皮秒脉冲光源。为美容及皮脂腺增生等皮肤疾病治疗提供了更有效，更灵活的可用光源。

本发明采用的技术方案。

本发明提出的一种1.6 μm和1.7 μm双波长切换的高功率超快光纤激光器，其由高功率1.6微米超快泵浦源，光开关和可调谐超快拉曼转换腔构成。其中，高功率1.6微米超快泵浦源由1.6 μm耗散孤子超快皮秒激光器和1.6 μm主振荡功率放大器构成。当光开关断开时，高功率1.6微米超快激光直接输出。当光开关接通时，高功率1.6微米超快激光作为泵浦源注入可调谐超快拉曼激光转换腔中泵浦拉曼增益介质产生宽带的拉曼增益。通过调节转换腔中的可调延迟线，使得拉曼转换腔中不同的拉曼增益成分与脉冲泵浦在时间上同步，从而激发不同波长的高功率1.7 μm拉曼激光。

更进一步地，所述的1.6 μm耗散孤子超快皮秒激光器由915 nm泵浦源、高功率合束器、双包层铒镱共掺增益光纤、色散补偿光纤、光纤耦合器和环形器构成。这些器件均通过熔接机熔接起来，形成8字型非线性放大环形锁模腔。915 nm泵浦源经高功率合束器进入锁模腔中，对双包层铒镱共掺增益光纤进行泵浦产生1.6 μm锁模激光。色散补偿用于补偿锁模腔中的反常色散，令锁模状态处于耗散孤子锁模状态。环形器不仅保证腔内光束的单向传播，同时也作为输出器件，从腔内输出1.6 μm耗散孤子锁模激光。由于掺铒增益介质的最佳增益窗口通常位于c波段，因此应仔细调整激光腔内的，尤其是色散补偿光纤的熔接损耗，以确保1.6 μm激光发射所需的低增益阈值和30%~40%的反转粒子数。