一种全光纤中红外超短脉冲激光发射器制造技术

本发明专利技术涉及中红外激光技术领域，尤其涉及一种全光纤中红外超短脉冲激光发射器，包括顺次连接的激光泵浦源、光纤环形器、氟化物拉曼光纤、氟化物微纳光纤、第五光纤光栅、泵浦合束器、掺Dy3+硫化物光纤；激光泵浦源尾纤熔接光纤环形器的第一端口尾纤，光纤环形器的第三端口尾纤熔接氟化物拉曼光纤首端，首端刻写有第二光纤光栅、第三光纤光栅，尾端刻写有第四光纤光栅，尾端熔接氟化物微纳光纤，泵浦合束器的泵浦输入端尾纤熔接光纤环形器的第二端口尾纤，泵浦合束器的信号光输入端尾纤熔接第五光纤光栅，第五光纤光栅熔接氟化物微纳光纤，泵浦合束器的出射端尾纤熔接掺Dy3+硫化物光纤，掺Dy3+硫化物光纤输出端呈8度切割角，输出4.58μm波长超短脉冲激光。

All fiber mid infrared ultra short pulse laser emitter

The present invention relates to mid infrared laser technology field, especially relates to a laser transmitter pulse infrared ultrashort optical fiber, including sequentially connected with the laser pumping source, optical circulator, fluoride, fluoride micro nano fiber Raman fiber, fiber grating, fifth pump combiner, Dy3+ doped chalcogenide fiber; fused optical Fiber Pigtailed Laser pumping source the first port circulator pigtail, third port optical circulator pigtail splice fluoride Raman fiber end, the first end. There are second fiber grating, third at the end of fourth. Fiber grating, fiber grating, end fused fluoride micro nano fiber pump combiner, the pump input end fiber fused optical fiber circulator second port fiber pump combiner, signal input end of the optical fiber grating fifth pigtail splice, fifth fiber grating fused fluoride micro nano fiber, The exit of pigtail fused Dy3+ doped chalcogenide fiber pump combiner, Dy3+ doped chalcogenide fiber output at a 8 degree angle cutting, the output of 4.58 m wavelength ultrashort pulse laser.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及中红外激光
，尤其涉及一种全光纤中红外超短脉冲激光发射器。
技术介绍
2～20μm中红外波段不仅包含了两个重要的大气传输窗口(3～5μm和8～13μm)，同时还覆盖了众多重要分子及原子的吸收峰，因此，工作波长位于该区域的激光源在大气通信、光谱探测、材料加工、红外对抗等诸多领域都具有重要的应用前景，其中，中红外超连续激光源因具有超宽的工作带宽近年来受到广泛关注。2008年美国塔夫茨大学P.Domachuk等人利用1550nm飞秒激光泵浦碲酸盐光子晶体光纤实现了0.789～4.87μm的超连续激光产生；2009年，日本丰田工业大学先端光子技术研究中心G.S.Chen等人利用1450nm飞秒激光泵浦氟化物光纤产生了从紫外覆盖到6.28μm中红外波长的超连续激光。相比碲酸盐光纤和氟化物光纤，硫化物光纤具有更高的非线性折射率和更长的红外透射边界，因此，特别适用于产生波长更长的中红外超连续激光。2014年，丹麦科技大学C.R.Petersen等人分别利用4.5μm和6.3μm波长的超短脉冲激光泵浦超高数值孔径的硫化物光纤，实现了1.5～11.7μm和1.4～13.3μm的中红外超连续激光产生，其中4.5μm和6.3μm波长的超短脉冲激光是通过对光参量啁啾放大的固体激光差频产生；2016年，日本丰田工业大学先端光子技术研究中心T.L.Cheng等人通过采用更长波长的9.8μm超短脉冲激光泵浦优化的零色散平坦硫化物光纤实现了2.0～15.1μm的中红外超连续激光输出，其中9.8μm超短脉冲激光源仍采用光参量啁啾放大的固体激光差频产生，这也是目前光谱最宽的中红外超连续激光源。可以看到，在已报道的超宽带中红外硫化物光纤超连续光源中，均采用传统固体激器作为泵浦，相比固体激光器，光纤激光器具有转化效率高、散热良好、光束质量好、易于集成等一系列优势，因此更加适合用于作为泵浦实现全光纤结构的超连续激光源。然而，由于缺乏有效的技术方案，目前光纤激光器难以在波长大于4μm的中红外波段产生高强度的超短脉冲光纤激光输出。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种全光纤中红外超短脉冲激光发射器，解决了现有技术中采用光纤激光器难以在波长大于4μm的中红外波段产生高强度的超短脉冲光纤激光输出的技术问题。为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种全光纤中红外超短脉冲激光发射器，包括顺次连接的激光泵浦源、光纤环形器、氟化物拉曼光纤、沉积二维材料的氟化物微纳光纤、第五光纤光栅、泵浦合束器以及掺Dy3+硫化物光纤；其中，光纤环形器包括第一端口尾纤、第二端口尾纤以及第三端口尾纤，激光泵浦源的激光泵浦源尾纤熔接第一端口尾纤，第三端口尾纤熔接氟化物拉曼光纤首端，在氟化物拉曼光纤首端依次刻写有第二光纤光栅、第三光纤光栅，氟化物拉曼光纤尾端刻写有第四光纤光栅，氟化物拉曼光纤尾端熔接沉积二维材料的氟化物微纳光纤，泵浦合束器包括泵浦输入端尾纤、信号光输入端尾纤以及出射端尾纤，泵浦输入端尾纤熔接第二端口尾纤，所述第二端口尾纤刻写有第一光纤光栅，信号光输入端尾纤与第五光纤光栅熔接，所述第五光纤光栅与沉积二维材料的氟化物微纳光纤熔接，所述出射端尾纤与掺Dy3+硫化物光纤熔接，掺Dy3+硫化物光纤输出端呈8度切割角；进一步地，第一预设波长的激光具体为3μm波长的激光，第二预设波长的激光具体为2μm波长的激光。进一步地，所述激光泵浦源尾纤具体为非掺杂的氟化物光纤。进一步地，光纤环形器的第二端口尾端具体为氟化物光纤，第三端口尾端具体为氟化物光纤。进一步地，所述第一光纤光栅具体为氟化物均匀光纤光栅，用于对3μm波长激光高反，对2μm波长激光高透。进一步地，第二光纤光栅具体为氟化物啁啾光纤光栅，用于对4.58μm波长激光高反，且对第二谐振腔产生的4.58μm波长的二阶拉曼超短脉冲光纤激光进行色散补偿从而窄化脉冲；第三光纤光栅具体为氟化物均匀光纤光栅，用于对3.62μm波长的一阶拉曼连续光纤激光高反。进一步地，所述氟化物拉曼光纤具体为非掺杂的氟化物光纤，对应572cm-1的拉曼频移，用于为第一谐振腔和第二谐振腔提供拉曼增益。进一步地，所述第四光纤光栅具体为氟化物均匀光纤光栅，用于对3.62μm波长的一阶拉曼连续光纤激光高反。进一步地，所述第五光纤光栅具体为氟化物啁啾光纤光栅，刻写在一非掺杂的氟化物光纤上，用于对4.58μm波长的二阶拉曼超短脉冲光纤激光半透半反，同时对第二谐振腔产生的4.58μm波长的二阶拉曼超短脉冲光纤激光进行色散补偿从而窄化脉冲。进一步地，所述掺Dy3+硫化物光纤用于作为增益介质对4.58μm波长的二阶拉曼超短脉冲光纤激光放大，8度切割角用于减小掺Dy3+硫化物光纤端面的残余反馈。本专利技术实施例至少具有如下技术效果或优点：1、本专利技术将氟化物拉曼光纤激光被动锁模与掺Pr3+硫化物光纤脉冲放大相结合，在全光纤结构下可实现波长大于4μm的高强度超短脉冲光纤激光输出；2、本专利技术仅采用一台双波长级联掺Ho3+氟化物光纤激光器作为泵浦源，便可利用双波长分别用于实现波长超过4μm的超短脉冲光纤激光产生和放大，大大的简化了系统结构；3、本专利技术提出的双波长级联光纤激光器泵浦产生高强度中红外超短脉冲激光的方法具有良好的可移植性和可拓展性，可根据实际的波长需求，灵活设计输出超短脉冲光纤激光的波长；附图说明图1为本专利技术实施例中全光纤中红外超短脉冲激光发射器的结构示意图。具体实施方式本专利技术实施例通过提供一种全光纤中红外超短脉冲激光发射器，解决了现有技术中采用光纤激光器难以在波长大于4μm的中红外波段产生高强度的超短脉冲光纤激光输出的技术问题。为了解决上述技术问题，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。本专利技术提供的一种全光纤中红外超短脉冲激光发射器，如图1所示，包括顺次连接激光泵浦源1、光纤环形器4、氟化物拉曼光纤14、沉积二维材料的氟化物微纳光纤17、第五光纤光栅19以及掺Dy3+硫化物光纤；具体的连接关系如下，该光纤环形器4包括第一端口尾纤5、第二端口尾纤6以及第三端口尾纤7，激光泵浦源1的激光泵浦源尾纤2熔接该第一端口尾纤5，形成第一光纤熔接点3，第三端口尾纤7熔接氟化物拉曼光纤14首端，形成第三光纤熔接点11。该氟化物拉曼光纤14首端依次刻写有第二光纤光栅12、第三光纤光栅13，在该氟化物拉曼光纤14尾端刻写有第四光纤光栅15。氟化物拉曼光纤14尾端熔接沉积二维材料的氟化物微纳光纤17，形成第四光纤熔接点16。泵浦合束器22包括泵浦输入端尾纤10、信号光输入尾端21以及出射端尾纤23，其中，泵浦输入端尾纤10熔接第二端口尾纤6，形成第二光纤熔接点9，第二端口尾纤6刻写有第一光纤光栅8；该信号光输入尾端21熔接第五光纤光栅19，形成第六光纤熔接点20。第五光纤光栅19与沉积二维材料的氟化物微纳光纤17熔接，形成第五光纤熔接点18。该出射端尾纤23与掺Dy3+硫化物光纤25熔接，形成第七光纤熔接点24，在该掺Dy3+硫化物光纤25输出端呈8度切割角26。具体的实现原理：激光泵浦源1产生的第一预设波长的激光和第二预设波长的激光，经光纤环形器4，第一预设波长的激光经第二端口尾纤6处的第一光纤光栅8的全反，由第三端口尾纤7输出，然后经第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全光纤中红外超短脉冲激光发射器，其特征在于，包括顺次连接的激光泵浦源、光纤环形器、氟化物拉曼光纤、沉积二维材料的氟化物微纳光纤、第五光纤光栅、泵浦合束器以及掺Dy3+硫化物光纤；其中，光纤环形器包括第一端口尾纤、第二端口尾纤以及第三端口尾纤，激光泵浦源的激光泵浦源尾纤熔接第一端口尾纤，第三端口尾纤熔接氟化物拉曼光纤首端，在氟化物拉曼光纤首端依次刻写有第二光纤光栅、第三光纤光栅，氟化物拉曼光纤尾端刻写有第四光纤光栅，氟化物拉曼光纤尾端熔接沉积二维材料的氟化物微纳光纤，泵浦合束器包括泵浦入射端尾纤、信号光输入端尾纤以及出射端尾纤，泵浦输入端尾纤连接第二端口尾纤，所述第二端口尾纤刻写有第一光纤光栅，信号光输入端尾纤与第五光纤光栅熔接，所述第五光纤光栅与沉积二维材料的氟化物微纳光纤熔接，所述出射端尾纤与掺Dy3+硫化物光纤熔接，掺Dy3+硫化物光纤输出端呈8度切割角；激光泵浦源产生的第一预设波长的激光和第二预设波长的激光，经光纤环形器分束后，第一预设波长的激光经第三端口尾纤、第二光纤光栅，在第三光纤光栅、氟化物拉曼光纤以及第四光纤光栅构成的第一谐振腔中产生3.62μm波长的一阶拉曼连续光纤激光，随着激光泵浦源功率的增加，第一谐振腔产生的3.62μm波长的一阶拉曼连续光纤激光作为泵浦源，经第二光纤光栅、第三光纤光栅、氟化物拉曼光纤、第四光纤光栅、沉积二维材料的氟化物微纳光纤、第五光纤光栅构成的第二谐振腔中输出4.58μm波长的二阶拉曼超短脉冲光纤激光，激光泵浦源产生的激光经光纤环形器分束后，第二预设波长的激光经第二端口尾纤、第一光纤光栅、泵浦输入端尾纤进入泵浦合束器，与第二谐振腔输出的4.58μm波长的二阶拉曼超短脉冲光纤激光合束，由泵浦合束器的出射端尾纤输出，进入掺Dy3+硫化物光纤中，在第二预设波长激光的作用下，4.58μm波长的二阶拉曼超短脉冲光纤激光被放大并由8度切割角输出4.58μm波长的超短脉冲激光。...

【技术特征摘要】
1.一种全光纤中红外超短脉冲激光发射器，其特征在于，包括顺次连接的激光泵浦源、光纤环形器、氟化物拉曼光纤、沉积二维材料的氟化物微纳光纤、第五光纤光栅、泵浦合束器以及掺Dy3+硫化物光纤；其中，光纤环形器包括第一端口尾纤、第二端口尾纤以及第三端口尾纤，激光泵浦源的激光泵浦源尾纤熔接第一端口尾纤，第三端口尾纤熔接氟化物拉曼光纤首端，在氟化物拉曼光纤首端依次刻写有第二光纤光栅、第三光纤光栅，氟化物拉曼光纤尾端刻写有第四光纤光栅，氟化物拉曼光纤尾端熔接沉积二维材料的氟化物微纳光纤，泵浦合束器包括泵浦入射端尾纤、信号光输入端尾纤以及出射端尾纤，泵浦输入端尾纤连接第二端口尾纤，所述第二端口尾纤刻写有第一光纤光栅，信号光输入端尾纤与第五光纤光栅熔接，所述第五光纤光栅与沉积二维材料的氟化物微纳光纤熔接，所述出射端尾纤与掺Dy3+硫化物光纤熔接，掺Dy3+硫化物光纤输出端呈8度切割角；激光泵浦源产生的第一预设波长的激光和第二预设波长的激光，经光纤环形器分束后，第一预设波长的激光经第三端口尾纤、第二光纤光栅，在第三光纤光栅、氟化物拉曼光纤以及第四光纤光栅构成的第一谐振腔中产生3.62μm波长的一阶拉曼连续光纤激光，随着激光泵浦源功率的增加，第一谐振腔产生的3.62μm波长的一阶拉曼连续光纤激光作为泵浦源，经第二光纤光栅、第三光纤光栅、氟化物拉曼光纤、第四光纤光栅、沉积二维材料的氟化物微纳光纤、第五光纤光栅构成的第二谐振腔中输出4.58μm波长的二阶拉曼超短脉冲光纤激光，激光泵浦源产生的激光经光纤环形器分束后，第二预设波长的激光经第二端口尾纤、第一光纤光栅、泵浦输入端尾纤进入泵浦合束器，与第二谐振腔输出的4.58μm波长的二阶拉曼超短脉冲光纤激光合束，由泵浦合束器的出射端尾纤输出，进入掺Dy3+硫化物光纤中，在第二预设波长激光的作用下，4.58μm波长的二阶拉曼超短脉冲光纤激光被放大并由8度切割角输出4.58μm波长的超短脉冲激光。2.根据权利要求1所述的全光纤中红外超短脉...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦晨，罗鸿禹，谢记涛，翟波，张晗，刘永，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51