中红外激光器制造技术

本实用新型专利技术公开一种中红外激光器，包括THETA谐振腔，通过构建圆形THETA谐振腔的结构设计，在反S形的反馈中引入了不可逆的损耗，便可实现激光在腔内的单向传输，实现高功率3微米波段激光输出。

【技术实现步骤摘要】
中红外激光器
本技术属于激光
，具体涉及一种光纤激光器。
技术介绍
光纤激光器(FiberLaser)是指用掺稀土元素(Nd3+、Er3+、Yb3+、Tm3+等)玻璃光纤作为增益介质的激光器，光纤激光器可在光纤放大器的基础上开发出来：在泵浦光的作用下光纤内极易形成高功率密度，造成激光工作物质的激光能级“粒子数反转”，当适当加入正反馈回路(构成谐振腔)便可形成激光振荡输出，相比传统激光器，具有光光转化效率高、光束质量好、散热优良、结构简单紧凑等优势。光纤激光器应用范围非常广泛，包括激光光纤通讯、激光空间远距通讯、工业造船、汽车制造、激光雕刻激光打标激光切割、印刷制辊、金属非金属钻孔/切割/焊接(铜焊、淬水、包层以及深度焊接)、军事国防安全、医疗器械仪器设备、大型基础建设，作为其他激光器的泵浦源等等，而工作在中红外波段的光纤激光器在生物医疗、气体传感、国防领域都具有潜在的应用价值。稀土类掺杂光纤激光器。如图1所示是现有全光纤掺Er3+氟化物光纤激光器的结构示意图，激光器泵浦源采用980nm的半导体激光器，激光器谐振腔由一对刻写在氟化物光纤上的光纤光栅(HR-FBG和LR-FBG)和掺Er3+氟化物增益介质(Er：FGF)构成。现有全光纤掺Er3+氟化物光纤激光器主要存在以下缺点：1、采用一对刻写在氟化物光纤上的光纤光栅作为激光器谐振腔，导致系统成本高昂；2、采用传统的线性腔结构，使得系统的功能延展性差，难以通过简单的结构改进实现稳定的长/短/超短脉冲激光输出，降低了系统的灵活性。
技术实现思路
为解决现有技术存在的上述问题，本技术提出了一种中红外激光器。本技术的具体技术方案为：一种中红外激光器，包括THETA谐振腔，所述THETA谐振腔呈圆环状；具体包括：第一氟化物光纤耦合器、第二氟化物光纤耦合器、增益模块以及氟化物输出耦合器；所述增益模块第一端与第一氟化物光纤耦合器第一端尾纤连接；所述增益模块第二端与第二氟化物光纤耦合器第一端尾纤连接；所述氟化物输出耦合器第一端与第一氟化物光纤耦合器第二端尾纤连接；所述氟化物输出耦合器第二端与第二氟化物光纤耦合器第二端尾纤连接；所述第一氟化物光纤耦合器第二端与第二氟化物光纤耦合器第一端尾纤连接于圆心处形成反S形反馈；氟化物输出耦合器第一端作为光纤激光器的输出端。进一步地，还包括：第一氟化物光终端和第二氟化物光终端，第一氟化物光终端连接第一氟化物光纤耦合器第一端尾纤；第二氟化物光终端连接第二氟化物光纤耦合器第二端尾纤。进一步地，所述增益模块为掺铒氟化物光纤，产生3微米波段激光。进一步地，所述第一氟化物光纤耦合器和第二氟化物光纤耦合器为2*2氟化物光纤耦合器。本技术的有益效果是：本技术的中红外激光器，除氟化物耦合器外，无需引入任何价格高昂的氟化物光纤光栅和隔离器，仅仅通过构建圆形腔的结构设计，在反S形的反馈中引入了不可逆的损耗，便可实现激光在腔内的单向传输，实现高功率3微米波段激光输出；其结构简单，成本低廉，易于实现；并且在本技术光纤激光器的基础上进行改进。附图说明图1为现有激光器的结构示意图；图2为技术实施例的中红外激光器结构示意图；图3为本技术实施例的中红外激光器工作状态一；图4为本技术实施例的中红外激光器的工作状态二；图5为本技术实施例的中红外激光器的工作状态三；图6为本技术实施例的中红外脉冲激光器结构示意图；附图标记说明：1为增益模块，2为第一氟化物光纤耦合器，3为第一氟化物光终端，4为第二氟化物光纤耦合器，5为第二氟化物光终端，6为氟化物输出耦合器，7为2和4相连的熔接点，8为谐振腔的等效增益模块，9为谐振腔的损耗模块，10为第一种初始状态激光传播方向，11为第二种初始状态激光传播方向，12为第三种初始状态激光传播方向，13为第四种初始状态激光传播方向，14为氟化物微纳光纤型被动调制器件，15为14与1相连的熔接点，16为14与2相连的熔接点。具体实施方式下面结合附图进一步说明本技术的技术方案。如图2所示，本技术实施例提供了一种中红外激光器，包括THETA谐振腔，所述THETA谐振腔呈圆环状；具体包括：第一氟化物光纤耦合器2、第二氟化物光纤耦合器4、放大单元1以及氟化物输出耦合器6；所述放大单元1第一端与第一氟化物光纤耦合器2第一端尾纤连接；所述放大单元1第二端与第二氟化物光纤耦合器4第一端尾纤连接；所述氟化物输出耦合器6第一端与第一氟化物光纤耦合器2第二端尾纤连接；所述氟化物输出耦合器6第二端与第二氟化物光纤耦合器4第二端尾纤连接；所述第一氟化物光纤耦合器2第二端与第二氟化物光纤耦合器4第一端尾纤连接于圆心处形成反S形反馈；氟化物输出耦合器6第一端作为光纤激光器的输出端，用于将腔内产生的3微米波段激光输出腔外。第一氟化物光纤耦合器2和第二氟化物光纤耦合器4为高功率的2*2氟化物光纤耦合器，其耦合比可根据实际需求可改变。氟化物光终端3和5，用于吸收腔内的残余泵浦和产生的3微米波段激光。上述系统，除氟化物耦合器外，无需引入任何价格高昂的氟化物光纤光栅和隔离器，仅仅通过构建图2所示的圆形腔结构设计，在S形的反馈中引入了不可逆的损耗，便可实现激光在腔内的单向传输，实现高功率3微米波段激光输出。本技术的激光器的工作原理如下：图3、图4、图5为该激光器的简化结构。当刚开启泵浦光时，该激光器存在四种初始传输状态的激光：第一种为图3中10所示，沿主环逆时针方向(即氟化物输出耦合器6→第一氟化物光纤耦合器2→增益模块1→第二氟化物光纤耦合器4→氟化物输出耦合器6的顺序)传播的激光；第二种为图3中11所示，沿主环顺时针方向(即第一氟化物光纤耦合器2→氟化物输出耦合器6→第二氟化物光纤耦合器4→增益模块1→第一氟化物光纤耦合器2的顺序)传播的激光；第三种为图4中12所示，沿主环顺时针(第二氟化物光纤耦合器4→氟化物输出耦合器6→第一氟化物光纤耦合器2→增益模块1的顺序)传播的光通过反S形的反馈转化为逆时针(即增益模块1→第一氟化物光纤耦合器2→氟化物光纤熔接点7→第二氟化物光纤耦合器4的顺序)传播的激光；第四种为如图5中13所示，沿主环顺时针(即增益模块1→第一氟化物光纤耦合器2→氟化物输出耦合器6→第二氟化物光纤耦合器4的顺序)传播的光通过反S形的反馈转化为逆时针(即第二氟化物光纤耦合器4→氟化物光纤熔接点7→第一氟化物光纤耦合器2→增益模块1的顺序)传播的激光。随着激光器工作趋于稳态，第二种状态的激光在不可逆损耗的作用下熄灭，最终激光器只存在沿主环逆时针传输的激光，实现单向运转。本技术中，所述增益模块1除掺铒氟化物光纤外，还可以采用掺钬氟化物光纤构成的螺旋线或者采用掺镝氟化物光纤构成的螺旋线，均在本技术的保护范围之内。此外，该系统还可进行灵活的结构变化，通过在主环中引入不同参数的氟化物微纳光纤型被动调制器件，实现长/短/超短脉冲的3微米波段激光输出。如图6所示，本申请还提出了一种中红外脉冲激光器，基于本申请提出的中红外激光器，通过将THETA腔结构与氟化物微纳光纤型被动调制器件相结合，得到中红外脉冲激光器；参考图2所示的光纤激光器，红外脉冲激光器在增益模块1和第一氟化物光纤耦合器2之间加入了氟化物本文档来自技高网...

【技术保护点】
中红外激光器，包括THETA谐振腔，所述THETA谐振腔呈圆环状；其特征在于，具体包括：第一氟化物光纤耦合器、第二氟化物光纤耦合器、增益模块以及氟化物输出耦合器；所述增益模块第一端与第一氟化物光纤耦合器第一端尾纤连接；所述增益模块第二端与第二氟化物光纤耦合器第一端尾纤连接；所述氟化物输出耦合器第一端与第一氟化物光纤耦合器第二端尾纤连接；所述氟化物输出耦合器第二端与第二氟化物光纤耦合器第二端尾纤连接；所述第一氟化物光纤耦合器第二端与第二氟化物光纤耦合器第一端尾纤连接于圆心处形成反S形反馈；氟化物输出耦合器第一端作为光纤激光器的输出端。

【技术特征摘要】
1.中红外激光器，包括THETA谐振腔，所述THETA谐振腔呈圆环状；其特征在于，具体包括：第一氟化物光纤耦合器、第二氟化物光纤耦合器、增益模块以及氟化物输出耦合器；所述增益模块第一端与第一氟化物光纤耦合器第一端尾纤连接；所述增益模块第二端与第二氟化物光纤耦合器第一端尾纤连接；所述氟化物输出耦合器第一端与第一氟化物光纤耦合器第二端尾纤连接；所述氟化物输出耦合器第二端与第二氟化物光纤耦合器第二端尾纤连接；所述第一氟化物光纤耦合器第二端与第二氟化物光纤耦合器第一端尾纤连接于圆心处...

【专利技术属性】
技术研发人员：李剑峰，罗鸿禹，
申请(专利权)人：成都光博创科技有限公司，
类型：新型
国别省市：四川,51