一种单晶光纤激光器制造技术

本发明专利技术公开了一种单晶光纤激光器。具体的，所述激光器包括泵浦源、第一谐振腔、第二谐振腔和单晶光纤；所述单晶光纤设置于所述第一谐振腔内；所述第一谐振腔和所述第二谐振腔级联设置；所述泵浦源用于发射泵浦光，并将所述泵浦光传输给所述单晶光纤；所述单晶光纤用于在所述第一谐振腔内将所述泵浦光转换成总波段激光；所述第一谐振腔用于对所述总波段激光中的第一波段激光进行振荡；所述第二谐振腔用于对所述第二波段激光进行振荡。本发明专利技术利用单晶光纤结合了棒状晶体和光纤增益的双重优点，减小热透镜效应，获得高光束质量的激光，采用第一谐振腔和第二谐振腔级联的结构，可实现1.6和2.7‑3μm波段的双波长激光输出，减小了中红外激光下能级寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种单晶光纤激光器
本专利技术涉及激光
，特别涉及一种单晶光纤激光器。
技术介绍
掺铒离子激光材料，其中4I13/2→4I15/2和4I11/2→4I13/2的能级跃迁，可分别产生1.6和2.7-3μm波段的激光，1.6μm附近激光波长对人眼安全，可以用于通讯领域，2.7-3μm波段与水的强吸收峰位置重叠，因而水对它的吸收率特别高，是精细外科手术理想的工作波段，这一性质使铒激光在生物和医学领域已得了非常广泛的应用。另外，用2.7-3μm激光泵浦红外非线性晶体实现光参量振荡，能够获得3～19μm的红外光源，可用于光电对抗(干扰)、红外照明、激光雷达、自由空间通信、化学和生物战剂的探测、环境污染监测以及反恐等领域。此外，在某些应用领域需要激光具有具有高效率、高光束质量及高稳定性等性能。由于光纤的良好散热特性，光纤激光具有光转换效率高，输出光束质量好和维护成本低或免维护等特点。当前2.2μm以下的光纤激光发展较为成熟，主要采用石英玻璃作为基质，由于石英材料的声子能量高达1100cm-1，因此在2.2μm波长以上传输损耗会很大，通常需要选用声子能量较低的基质，如氟化物(550cm-1)和硫化物(300-450cm-1)，但是以上两种基质为光纤的质量较难提高，容易产生散射损耗，而且这两种基质的抗辐射性能较差，很难在强辐射环境下应用。单晶光纤能够结合棒状晶体和光纤增益的双重优点，因此是实现高效、高重复频率、高光束质量的近、中红外激光较理想激光工作物质。GYSGG晶体是优良的固体激光基质材料，它具有优良的抗辐射特性，而且声子能量(730cm-1)也较低，是实现中红外激光空间强辐射环境应用较理想的基质材料，并且采用熔体提拉法可以获得高光学质量的单晶。目前已有在Er:GYSGG晶体中(Chen,etal,Er3+dopedGYSGGcrystalasanewlasermaterialresistanttoionizingradiation,OpticsCommunications,2013,301-302:84-87)，获得了348mW的2.79μm激光输出结果的报道，并且在100Mrad的60Cogamma射线辐照后，其激光性能几乎没有受到影响。此外，导致Er3+和Ho3+离子掺杂的晶体在2.7-3μm波段激光效率比较低的主要原因之一，是它们的下能级寿命比较长，当激活离子下能级寿命较长时，会对粒子数反转产生不利的影响，从而导致激光阈值增高和效率降低。因此，解决它们下能级寿命过长的问题，是提高它们激光效率的关键之一。通过掺入与Er3+、Ho3+的下能级有相近能级结构的能级耦合离子，可加速激光下能级粒子抽空速率，使Er3+、Ho3+的下能级寿命得到减小，激光阈值降低，激光转换效率得到提高。Chen[19]等人(Chen,etal,Spectroscopicpropertiesanddiodeend-pumped2.79μmlaserperformanceofEr,Pr:GYSGGcrystal,Opt.Express,2013,21:23425.)在Er:GYSGG中掺入了少量的Pr3+后，Er3+激光效率有了一定的提高，这是由于Pr3+的掺入降低了Er3+下能级寿命。可是上述能级耦合方法中，虽然下能级寿命得到了较大幅度的减小，但同时上能级寿命也有一定程度的下降，导致掺入的退激活离子浓度不能很高，仅约0.15at％左右。因此单靠能级耦合方法对于改善激光性能的作用受到限制，无法克服掺铒或钬晶体的中红外激光下能级寿命较长和激光元件热透镜效应严重的缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种单晶光纤激光器，以克服掺铒或钬晶体中红外激光下能级寿命较长和激光元件热透镜效应严重的技术缺陷。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种单晶光纤激光器，所述激光器包括泵浦源、第一谐振腔、第二谐振腔和单晶光纤；所述单晶光纤设置于所述第一谐振腔内；所述第一谐振腔和所述第二谐振腔级联设置；所述泵浦源用于发射泵浦光，并将所述泵浦光传输给所述单晶光纤；所述单晶光纤用于在所述第一谐振腔内将所述泵浦光转换成总波段激光，所述总波段激光包括第一波段激光和第二波段激光；所述第一谐振腔用于对所述总波段激光中的第一波段激光进行振荡，并将所述总波段激光中的第二波段激光传输给所述第二谐振腔；所述第二谐振腔用于对所述第二波段激光进行振荡。可选的，所述第一谐振腔为二色镜和第一介质镜组成的腔体；所述单晶光纤设置于所述二色镜和第一介质镜之间；所述二色镜用于将所述泵浦源发射的所述泵浦光反射进入所述单晶光纤；所述单晶光纤用于对所述泵浦光进行转换，获得所述总波段激光；所述总波段激光包括第一波段激光和第二波段激光；所述第一介质镜用于对所述总波段激光中的第一波段激光进行反射，并结合所述二色镜使所述第一波段激光在所述二色镜和所述第一介质镜之间进行振荡，形成低阈值的第一波段激光谐振荡。可选的，所述第二谐振腔为第一介质镜和第二介质镜组成的腔体；所述第一介质镜用于对所述总波段激光中的第二波段激光进行透射，获得透射的第二波段激光；所述第二介质镜用于对所述透射的第二波段激光进行反射，并结合所述第一介质镜使所述透射的第二波段激光在所述第一介质镜和所述第二介质镜之间振荡，形成低阈值的第二波段激光谐振荡。可选的，所述激光器还包括第一聚焦透镜，所述第一聚焦透镜设置于所述泵浦源和所述第一谐振腔之间；所述第一聚焦透镜用于对所述泵浦源产生的泵浦光进行聚光，获得聚光后的泵浦光，并将所述聚光后的泵浦光传输给所述第一谐振腔。可选的，所述激光器还包括激光能量计，所述激光能量计用于计量由二色镜透射出的第一波段激光和第二波段激光。可选的，所述激光器还包括第二聚焦透镜，所述第二聚焦透镜设置于所述第一介质镜和第二介质镜之间，所述第二聚焦透镜用于对所述透射激光进行聚焦，获得聚焦后的透射激光，并将所述聚焦后的透射激光传输给所述第二介质镜。可选的，所述单晶光纤为中红外抗辐射Er,Ho(Re):GYSGG系列单晶光纤，分子式为Erx,Rey:Gd3-3x-3y-3zY3zSc2Ga3O12或Hox,Rey:Gd3-3x-3y-3zY3zSc2Ga3O12，其中，x为Er或Ho的掺杂度，y表示Re的掺杂度，z表示Gd的掺杂度。可选的，所述Er或Ho的掺杂度为：0.1-10at％，Re的掺杂度为0.01-0.5at％。可选的，所述第一波段激光包括2.7-3um波段激光。可选的，所述第二波段激光包括1.6um波段激光。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术公开了一种单晶光纤激光器，所述激光器包括泵浦源、第一谐振腔、第二谐振腔和单晶光纤；所述单晶光纤设置于所述第一谐振腔内；所述第一谐振腔和所述第二谐振腔级联设置；利用单晶光纤结合了棒状晶体和光纤增益的双重优点，减小热透镜效应，获得高光束质量的激光，采用第一谐振腔和第二谐振腔级联的结构，可以实现1.6和2.7-3μm波段的双波长激光的输出，且在1.6μm附近波长激光输出的同时，也抽空了2.7-3μm波段激光下能级4I13/2的粒子数，减小了中红外激光的下能级寿命。本专利技术采用级联激光后，采用第一个介质镜使2.7-3微米激光全反射，因此可以在第一谐振腔之间进行振荡放本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单晶光纤激光器，其特征在于，所述激光器包括泵浦源、第一谐振腔、第二谐振腔和单晶光纤；所述单晶光纤设置于所述第一谐振腔内；所述第一谐振腔和所述第二谐振腔级联设置；所述泵浦源用于发射泵浦光，并将所述泵浦光传输给所述单晶光纤；所述单晶光纤用于在所述第一谐振腔内将所述泵浦光转换成总波段激光，所述总波段激光包括第一波段激光和第二波段激光；所述第一谐振腔用于对所述总波段激光中的第一波段激光进行振荡，并将所述总波段激光中的第二波段激光传输给所述第二谐振腔；所述第二谐振腔用于对所述第二波段激光进行振荡。

【技术特征摘要】
1.一种单晶光纤激光器，其特征在于，所述激光器包括泵浦源、第一谐振腔、第二谐振腔和单晶光纤；所述单晶光纤设置于所述第一谐振腔内；所述第一谐振腔和所述第二谐振腔级联设置；所述泵浦源用于发射泵浦光，并将所述泵浦光传输给所述单晶光纤；所述单晶光纤用于在所述第一谐振腔内将所述泵浦光转换成总波段激光，所述总波段激光包括第一波段激光和第二波段激光；所述第一谐振腔用于对所述总波段激光中的第一波段激光进行振荡，并将所述总波段激光中的第二波段激光传输给所述第二谐振腔；所述第二谐振腔用于对所述第二波段激光进行振荡。2.根据权利要求1所述的一种单晶光纤激光器，其特征在于，所述第一谐振腔为二色镜和第一介质镜组成的腔体；所述单晶光纤设置于所述二色镜和所述第一介质镜之间；所述二色镜用于将所述泵浦源发射的所述泵浦光反射进入所述单晶光纤；所述单晶光纤用于对所述泵浦光进行转换，获得所述总波段激光；所述总波段激光包括第一波段激光和第二波段激光；所述第一介质镜用于对所述总波段激光中的第一波段激光进行反射，并结合所述二色镜使所述第一波段激光在所述二色镜和所述第一介质镜之间进行振荡，形成低阈值的第一波段激光谐振荡。3.根据权利要求1所述的一种单晶光纤激光器，其特征在于，所述第二谐振腔为第一介质镜和第二介质镜组成的腔体；所述第一介质镜用于对所述总波段激光中的第二波段激光进行透射，获得透射的第二波段激光；所述第二介质镜用于对所述透射的第二波段激光进行反射，并结合所述第一介质镜使所述透射的第二波段激光在所述第一介质镜和所述第二介质镜之间振荡，形成低阈值的第二波段激光...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙敦陆，罗建乔，张会丽，方忠庆，赵绪尧，权聪，胡伦珍，谷长江，张庆礼，殷绍唐，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽,34