一种三波段同重频波长可调谐中红外光纤激光器制造技术

本发明专利技术公开了一种三波段同重频波长可调谐中红外光纤激光器，包括：激光泵浦源，产生第一波长的激光和第二波长的激光；第一路激光器，输入所述第一波长的激光并输出调制后的第一波段的激光和第二波段的激光；第二路激光器，输入所述第二波长的激光并产生调制后的第三波段的激光和第四波段的激光，其中第三波段与第二波段相同；再输入所述第一波段的激光和第二波段的激光，第三波段的激光被第二波段的激光调制，并进一步使第四波段的激光调制；最后输出包括第一波段、第二波段和第四波段在内的三个波段波长的同重频脉冲激光。本发明专利技术解决现有技术的中红外脉冲光纤激光器的发展主要集中在单波段或双波段输出的问题。

A Three-Band Tunable Mid-Infrared Fiber Laser with Same Repetition Frequency Wavelength

【技术实现步骤摘要】
一种三波段同重频波长可调谐中红外光纤激光器
本专利技术涉及光纤激光器领域，尤其涉及一种三波段同重频波长可调谐中红外光纤激光器。
技术介绍
目前，由于光纤激光器以光纤作为增益介质，相比于其他激光器制作成本低、结构灵活、稳定性好、转换效率高，故已经成为最为有效且实用的输出中红外激光的技术途径。脉冲运转的工作方式既可以保持良好光束质量，又可在同等输出能量下实现高出几个数量级的功率输出。脉冲激光实现方法主要有增益调制、调Q和锁模三种。近些年来，研究学者们致力于稀土离子(Er3+、Ho3+、Dy3+)掺杂氟化物中红外脉冲光纤激光器波长的长波方向拓展、输出波段增多、波长调谐范围增宽等方面的研究。然而在现有技术中，中红外脉冲光纤激光器的发展主要集中在单波段或双波段输出，且波长调谐范围有限。另外，现有技术中，将多台光纤激光器输出激光进行简单的合束处理从而实现某一某段波长覆盖和波长调谐通常需要采用多台激光泵浦源，大大增加了系统的复杂程度和成本。同时，3～8μm中红外波段因其位于大气“透明窗口”并且覆盖多种分子的振动吸收峰故在光谱学、大气通信、激光手术、远程遥感以及军事对抗等方面都有重要应用。然而目前，中红外脉冲光纤激光器的输出波长还难以超过3.5μm，在3～8μm中红外波长区域，目前还缺乏一种通过一台光纤激光器实现中红外长波多波段覆盖且波长可调谐的脉冲激光输出。因此，提供一种三波段同重频波长可调谐中红外光纤激光器是本领域亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种三波段同重频波长可调谐中红外光纤激光器。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：本专利技术的第一方面，提供一种三波段同重频波长可调谐中红外光纤激光器，包括：激光泵浦源，产生第一波长的激光和第二波长的激光；第一路激光器，输入所述第一波长的激光并输出调制后的第一波段的激光和第二波段的激光；第二路激光器，输入所述第二波长的激光并产生调制后的第三波段的激光和第四波段的激光，其中第三波段与第二波段相同；再输入所述第一波段的激光和第二波段的激光，第三波段的激光被第二波段的激光调制，并进一步使第四波段的激光调制；最后输出包括第一波段、第二波段和第四波段在内的三个波段波长的同重频脉冲激光。进一步地，所述激光泵浦源为一个，同时产生第一波长的激光和第二波长的激光。进一步地，所述中红外光纤激光器还包括：第一二色镜，位于激光泵浦源的输出端，对第一波长的激光高透，对第二波长的激光、第一波段的激光和第二波段的激光高反，用于将第一波长的激光和第二波长的激光分离至第一路激光器和第二路激光器，并将第一路激光器输出的第一波段的激光和第二波段的激光输出至第二路激光器。进一步地，所述激光泵浦源为级联掺Er3+氟化物光纤激光器。进一步地，所述第一二色镜和激光泵浦源之间还设置有第一凸透镜，对第一波长的激光和第二波长的激光高透并进行准直。进一步地，所述的第一路激光器包括顺次连接的：第二凸透镜、第一稀土离子掺杂光纤、拉锥光纤、第三凸透镜和平面闪耀光栅；其中第二凸透镜接收第一波长的激光输入，并输出第一波段的激光和第二波段的激光。进一步地，所述第一稀土离子掺杂光纤为掺Pr3+硫化物光纤。进一步地，所述的第二路激光器包括顺次连接的：光隔离器、第四凸透镜、第二稀土离子掺杂光纤、第五凸透镜和第二二色镜；所述第二二色镜对第二波长的激光高反，对第一波段的激光、第二波段的激光和第四波段的激光高透；所述第二二色镜输入第二波段的激光，并输出包括第一波段、第二波段和第四波段在内的三个波段波长的同重频脉冲激光；所述光隔离器防止激光反向传输，光隔离器输入第一波段的激光和第二波段的激光。进一步地，所述第二路激光器还包括位于光隔离器前端的全反射镜，用于引导第一波段的激光和第二波段的激光。进一步地，所述第二稀土离子掺杂光纤为掺Tb3+硫化物光纤。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术解决现有技术的中红外脉冲光纤激光器的发展主要集中在单波段或双波段输出，提出了一种可输出三波段的同重频波长中红外光纤激光器，本专利技术提出的多波段宽带可调谐中红外脉冲激光产生方案具有良好的可移植性，可根据实际的波长需求，改变稀土离子掺杂种类及浓度。(2)在本专利技术的一示例性实施例中，利用级联掺Er3+氟化物光纤激光器和二色镜，解决现有技术需要多台光纤激光器输出激光进行简单的合束处理从而实现某一某段波长覆盖和波长调谐通常，需要采用多台激光泵浦源的问题。(3)在本专利技术的一示例性实施例中，采用一个平面闪耀光栅来实现对三波段脉冲激光的波长调谐。(4)在本专利技术的一示例性实施例中，将掺Pr3+硫化物光纤真实可饱和吸收调Q/锁模与掺Tb3+硫化物光纤级联增益脉冲调制相结合，实现了三波段同重频脉冲激光输出。(5)在本专利技术的一示例性实施例中，采用掺Pr3+硫化物光纤和掺Tb3+硫化物光纤作为增益介质，平面闪耀光栅作为波长调谐兼输出耦合器件，结合光纤拉锥涂覆二维材料处理实现脉冲调制，在一台光纤激光器中便可实现3～8μm三波段同重频波长可调谐的脉冲光纤激光输出附图说明图1为本专利技术结构示意图；图2为掺Pr3+硫化物光纤简化能级图；图3为掺Tb3+硫化物光纤简化能级图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通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。在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。参见图1，图1示出了一示例性实施例，一种三波段同重频波长可调谐中红外光纤激光器，包括：激光泵浦源1，产生第一波长的激光和第二波长的激光；第一路激光器，输入所述第一波长的激光并输出调制后的第一波段的激光和第二波段的激光；第二路激光器，输入所述第二波长的激光并产生调制后的第三波段的激光和第四波段的激光，其中第三波段与第二波段相同；再输入所述第一波段的激光和第二波段的激光，第三波段的激光被第二波段的激光调制，并进一步使第四波段的激光调制；最后输出包括第一波段、第二波段和第四波段在内的三个波段波长的同重频脉冲激光。其中，在第一路激光器中，第一波段的激光和第二波段的激光在能级跃迁过程中，具有共用能级，因此第一波段的激光和第二波段的激光可以相互调制。同理，在第二路激光器中，第三波段的激光和第四波段的激光也可以相互调制。而对于第三波段的激光被第二波段的激光调制，是由于第三波段的激本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三波段同重频波长可调谐中红外光纤激光器，其特征在于：包括：激光泵浦源，产生第一波长的激光和第二波长的激光；第一路激光器，输入所述第一波长的激光并输出调制后的第一波段的激光和第二波段的激光；第二路激光器，输入所述第二波长的激光并产生调制后的第三波段的激光和第四波段的激光，其中第三波段与第二波段相同；再输入所述第一波段的激光和第二波段的激光，第三波段的激光被第二波段的激光调制，并进一步使第四波段的激光调制；最后输出包括第一波段、第二波段和第四波段在内的三个波段波长的同重频脉冲激光。

【技术特征摘要】
1.一种三波段同重频波长可调谐中红外光纤激光器，其特征在于：包括：激光泵浦源，产生第一波长的激光和第二波长的激光；第一路激光器，输入所述第一波长的激光并输出调制后的第一波段的激光和第二波段的激光；第二路激光器，输入所述第二波长的激光并产生调制后的第三波段的激光和第四波段的激光，其中第三波段与第二波段相同；再输入所述第一波段的激光和第二波段的激光，第三波段的激光被第二波段的激光调制，并进一步使第四波段的激光调制；最后输出包括第一波段、第二波段和第四波段在内的三个波段波长的同重频脉冲激光。2.根据权利要求1所述的一种三波段同重频波长可调谐中红外光纤激光器，其特征在于：所述激光泵浦源为一个，同时产生第一波长的激光和第二波长的激光。3.根据权利要求2所述的一种三波段同重频波长可调谐中红外光纤激光器，其特征在于：所述中红外光纤激光器还包括：第一二色镜，位于激光泵浦源的输出端，对第一波长的激光高透，对第二波长的激光、第一波段的激光和第二波段的激光高反，用于将第一波长的激光和第二波长的激光分离至第一路激光器和第二路激光器，并将第一路激光器输出的第一波段的激光和第二波段的激光输出至第二路激光器。4.根据权利要求2所述的一种三波段同重频波长可调谐中红外光纤激光器，其特征在于：所述激光泵浦源为级联掺Er3+氟化物光纤激光器。5.根据权利要求2所述的一种三波段同重频波长可调谐中红外光纤激光器，其特征在于：所述第一二色镜和激...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晗，周立强，韦晨，李轻如，蒋淑容，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川,51