一种中红外光纤激光器制造技术

本发明专利技术属于激光技术领域，公开了一种中红外光纤激光器，用于解决现有激光技术中，3微米光纤激光器制作困难的技术问题。该中红外光纤激光器包括泵浦源、透镜组合和谐振腔，透镜组合放置于泵浦源和谐振腔之间，该泵浦源用于产生泵浦光，该泵浦光经过该透镜组合准直和聚焦后传输到谐振腔，谐振腔将该泵浦光转换成脉冲激光并输出该脉冲激光，其中，该谐振腔包括：光纤、反射镜组、输出耦合镜和采用多层二硫化钼作为可饱和吸收体的可饱和吸收镜。该中红外光纤激光器中使用多层二硫化钼作为可饱和吸收体，多层二硫化钼的可饱和吸收谱较宽，可延伸至中红外波段，从而使得该中红外光纤激光器能够实现3微米波段的中红外脉冲激光的输出。

【技术实现步骤摘要】
一种中红外光纤激光器
本专利技术涉及激光
，尤其涉及一种中红外光纤激光器。
技术介绍
近年来，中红外光纤激光器得到了大家的普遍关注。其中，3微米的中红外激光在非金属材料打标、环境监测和生物探测等领域有极大应用前景，且该波段的高功率激光还可以作为更长波长的激光器的泵浦源，通过拉曼光纤激光器、光参量放大(OpticalPreamplifierAmplifier，OPA)或者超连续光谱生产等方式产生更长波长的激光。相比于连续激光，短脉冲激光因为具有更高的峰值功率和较低的热负载，在精细加工、激光打标等领域有更广泛的用途，目前实现光纤激光器脉冲激光输出的方式主要有三种：(1)增益调制；(2)调Q(包含主动调Q与被动调Q)；(3)锁模(包含主动锁模与被动锁模)。在脉冲光纤激光器的研发生产中，利用可饱和吸收体被动调Q或者锁模，是产生脉冲激光输出的主流方式。目前，调Q脉冲光纤激光器中所使用的可饱和吸收体已经有很多的备选材料，其中包括传统的固体可饱和吸收材料，也包括目前被广泛研究的二维材料，如石墨烯、拓扑绝缘体(TI)以及黑磷(BP)等。另外还有一种较为常用的锁模二维材料是过渡金属硫化物，二硫化钼是其中的代表材料。但是，单层二硫化钼的直接带隙都在可见光范围内，以此作为可饱和吸收体的脉冲激光器，无法用于产生中红外波段的脉冲激光。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种中红外光纤激光器，用于解决现有技术中，3微米光纤激光器制作困难的技术问题。为实现上述目的，本专利技术提供一种中红外光纤激光器，所述中红外光纤激光器包括：泵浦源、透镜组合和谐振腔；所述透镜组合放置于所述泵浦源和所述谐振腔之间；所述泵浦源用于产生泵浦光，所述泵浦光经过所述透镜组合准直和聚焦后传输到所述谐振腔；所述谐振腔用于将所述泵浦光转换成脉冲激光并输出所述脉冲激光；所述谐振腔包括光纤、反射镜组、输出耦合透镜和采用多层二硫化钼作为可饱和吸收体的可饱和吸收镜，所述光纤连接所述输出耦合透镜和所述反射镜组。从上述本专利技术提供的中红外光纤激光器可知，一方面，该中红外光纤激光器的谐振腔由光纤、输出耦合透镜、反射镜组和采用多层二硫化钼作为可饱和吸收体的可饱和吸收镜组成，使得该中红外激光器结构简单，从而整体上降低了该中红外激光器的制作难度；另一方面，多层二硫化钼的可饱和吸收谱较宽，可延伸至中红外波段，从而使得该中红外光纤激光器能够实现3微米波段的中红外脉冲激光的输出。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种中红外光纤激光器的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种中红外光纤激光器不同泵浦功率下的调Q输出脉冲激光；图3为本专利技术实施例提供的中红外光纤激光器中输入泵浦功率与其他特征值的关系图；图4为本专利技术实施例提供的一种中红外光纤激光器的输出光谱。具体实施方式为使得本专利技术的专利技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而非全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。现有技术中存在3微米光纤激光器制作困难的技术问题。为了解决上述技术问题，本专利技术提出一种中红外光纤激光器，该中红外光纤激光器可产生3微米波段的脉冲激光。请参阅图1，图1为本专利技术实施例提供的一种中红外光纤激光器的结构示意图。该中红外光纤激光器包括：泵浦源1、透镜组合2和谐振腔，透镜组合2放置在泵浦源1和谐振腔之间，泵浦源1用于产生泵浦光，该泵浦光经过透镜组合2准直和聚焦后传输到谐振腔中，谐振腔用于将该泵浦光转换成脉冲激光并输出该脉冲激光，其中，该谐振腔包括：光纤3、反射镜组4、输出耦合透镜5和采用多层二硫化钼作为可饱和吸收体的可饱和吸收镜6，光纤3连接输出耦合镜5和反射镜组4。具体地，在该中红外光纤激光器中，透镜组合2放置在泵浦源1和谐振腔之间，泵浦源1产生泵浦光，该泵浦光传输到透镜组合2中，透镜组合2将该泵浦光进行准直和聚焦，经过准直和聚焦后的泵浦光传输到谐振腔中，泵浦光在谐振腔中振荡产生脉冲激光，该中红外光纤激光器产生脉冲激光的波长在3微米波段，其中，该中红外光纤激光器包括光纤3、输出耦合透镜5、反射镜组4和采用多层二硫化钼作为可饱和吸收体的可饱和吸收镜6，光纤3的一端连接输出耦合透镜5，另一端连接反射镜组4，泵浦光经过输出耦合透镜5后耦合到光纤3中，泵浦光在光纤3中传输并产生脉冲激光，光纤3输出泵浦光及产生的脉冲激光到反射镜组4中，泵浦光及产生的脉冲激光经过反射镜组4和可饱和吸收镜6反射后再次进入光纤3，产生的脉冲激光从输出耦合透镜5中输出。其中，输出耦合透镜5倾斜放置，输出耦合透镜5对泵浦光具有高透射性，对脉冲激光具有高反射性。具体地，输出耦合透镜5倾斜的角度与水平方向呈45度，泵浦光经过输出耦合透镜时具有高透射性，透过率大于95％，准直和聚焦后的泵浦光穿过输出耦合透镜5依次进入到光纤3及反射镜组4中，经过反射镜组4和可饱和吸收镜6反射后再次进入光纤3，在此过程中，产生脉冲激光，产生的脉冲激光经过输出耦合透镜5时具有高反射性，输出耦合透镜5对产生的脉冲激光的反射率大于99％，该脉冲激光经过输出耦合透镜5时被反射输出，因此输出耦合透镜可用于输出该脉冲激光。进一步地，光纤3为双包层Er掺杂氟化物光纤，该氟化物光纤的数值孔径为0.5，氟化物光纤的尾端呈小角度倾角。在本专利技术实施例中，该氟化物光纤长度为4米，该氟化物光纤的掺杂率为6mol％，纤心直径为30微米，纤心数值孔径为0.5。采用该芯径与数值孔径，有效保证了泵浦光到氟化物光纤的耦合效率，此外，氟化物光纤的端面经过精细处理，保证端面与氟化物光纤的光纤轴相互垂直，有96％的激光能够耦合进氟化物光纤中，且氟化物光纤的尾端被切成8度的倾斜角，氟化物光纤的尾端呈小角度倾角，提高了系统产生激光自激振荡的阈值，从而降低自发辐射对输出脉冲激光的影响。需要说明的是，该氟化物光纤长度在具体的实施方案中不作限定，光纤中较大的芯径与数值孔径值会有效地保证泵浦光到光纤的耦合效率。进一步地，反射镜组4包括一对平凹反射镜，该对平凹反射镜的曲率分别为100毫米和50毫米。如图1所示，反射镜组4包括反射镜7和反射镜8，反射镜7和反射镜8的曲率半径分别为100毫米和50毫米，光纤3连接输出耦合透镜5和反射镜7，光纤3的尾端输出的泵浦光及产生的脉冲激光进入到反射镜7，反射镜7反射该泵浦光及产生的脉冲激光到反射镜8中，反射镜8反射该泵浦光及产生的脉冲激光再次进入到可饱和吸收镜6中。进一步地，可饱和吸收镜6包括金镜和多层二硫化钼，该多层二硫化钼附于金镜上。该多层二硫化钼滴涂在干净的金镜上即可制备可饱和吸收镜6。其中，该多层二硫化钼由溶液法制备。该溶液法具体步骤如下：首先将二硫化钼粉末溶解在酒精溶液中一个小时，形成二硫化钼纳米片溶液，然后将该二硫化钼纳米片溶液放置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中红外光纤激光器，其特征在于，所述中红外光纤激光器包括：泵浦源、透镜组合和谐振腔；所述透镜组合放置于所述泵浦源和所述谐振腔之间；所述泵浦源用于产生泵浦光，所述泵浦光经过所述透镜组合准直和聚焦后传输到所述谐振腔；所述谐振腔用于将所述泵浦光转换成脉冲激光并输出所述脉冲激光；所述谐振腔包括光纤、反射镜组、输出耦合透镜和采用多层二硫化钼作为可饱和吸收体的可饱和吸收镜，所述光纤连接所述输出耦合透镜和所述反射镜组。

【技术特征摘要】
1.一种中红外光纤激光器，其特征在于，所述中红外光纤激光器包括：泵浦源、透镜组合和谐振腔；所述透镜组合放置于所述泵浦源和所述谐振腔之间；所述泵浦源用于产生泵浦光，所述泵浦光经过所述透镜组合准直和聚焦后传输到所述谐振腔；所述谐振腔用于将所述泵浦光转换成脉冲激光并输出所述脉冲激光；所述谐振腔包括光纤、反射镜组、输出耦合透镜和采用多层二硫化钼作为可饱和吸收体的可饱和吸收镜，所述光纤连接所述输出耦合透镜和所述反射镜组。2.根据权利要求1所述的中红外光纤激光器，其特征在于，所述可饱和吸收镜包括金镜和多层二硫化钼，所述多层二硫化钼附于所述金镜上。3.根据权利要求1所述的中红外光纤激光器，其特征在于，所述多层二硫化钼由溶液法制备。4.根据权利要求3所述的中红外光纤激光器，其特征在于，所述多层二硫化钼的层数由二硫化钼在溶液的溶解度决定。5.根据权利要求1所述的中红外光纤激光器，其特征在于，所述反射镜组包括一对平凹反射镜，所述一对平凹反射镜的曲率半径分别为100毫米和50毫米。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：钟亥哲，王世伟，代胜英，杨建龙，范滇元，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44