一种基于掺铒单晶光纤种子光源的放大中红外激光器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于掺铒单晶光纤种子光源的放大中红外激光器，包括沿光路传输方向依次设置的泵浦源、耦合器、第一谐振腔镜M1、电光调Q晶体、起偏器、掺铒单晶光纤、第二谐振腔镜M2、光隔离器，以及掺铒激光晶体棒和LD侧面泵浦系统。本发明专利技术将单晶光纤、端面泵浦、侧面泵浦三者优势相结合，通过LD端面泵浦掺铒单晶光纤，同时采用电光调Q晶体，实现高稳定、高光束质量的2.7～3μm的纳秒级激光作为种子光源，再通过LD侧面泵浦掺铒激光晶体棒实现能量放大，实现高峰值功率、高光束质量和窄脉宽的2.7～3μm的中红外激光输出，提高了2.7～3μm的中红外激光的光束质量和输出功率，满足了医学、非线性光学、科研及国防安全等领域不断发展的应用需要。展的应用需要。展的应用需要。

【技术实现步骤摘要】
一种基于掺铒单晶光纤种子光源的放大中红外激光器


[0001]本专利技术涉及激光
，尤其是一种基于掺铒单晶光纤种子光源的放大中红外激光器。

技术介绍

[0002]掺铒离子激光材料，其中4I
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→4I
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的能级跃迁，可产生波段为2.7～3μm的中红外激光，2.7～3μm波段与水的强吸收峰位置重叠，因此，水对2.7～3μm的中红外激光的吸收率特别高，2.7～3μm波段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。
[0003]此外，用2.7～3μm的中红外激光泵浦红外非线性晶体实现光参量振荡，能够获得3～5μm和8～20μm的中远红外光源，可用于光电对抗即光电干扰、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。而且许多非线性光学晶体在2.7～3μm波段的吸收损耗较低，并且2.7～3μm相比于1μm和2μm，其与中远红外更接近，在通过光参量振荡产生8～20μm时具有更高的效率，因此2.7～3μm的中红外激光是中远红外本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于掺铒单晶光纤种子光源的放大中红外激光器，其特征在于，包括沿光路传输方向依次设置的振荡级和放大级；所述振荡级包括：沿光路传输方向依次设置的泵浦源、耦合器、第一谐振腔镜M1、电光调Q晶体、起偏器、掺铒单晶光纤、第二谐振腔镜M2、光隔离器；所述泵浦源为970nmLD光纤耦合泵浦源；所述振荡级中，第一谐振腔镜M1与第二谐振腔镜M2之间采用970nmLD光纤耦合泵浦源的端面泵浦掺铒单晶光纤，并通过电光调Q晶体产生高光束质量的窄脉宽激光，将所产生的该高光束质量的窄脉宽激光传输至放大级中；所述放大级包括：掺铒激光晶体棒和LD侧面泵浦系统；所述LD侧面泵浦系统为970nmLD侧面泵浦系统；所述放大级将振荡级所产生的高光束质量的窄脉宽激光作为种子光源，采用970nmLD侧面泵浦系统泵浦掺铒激光晶体棒，将种子光源放大后获得高功率、高光束质量的2.7～3μm纳秒级的窄脉宽中红外激光。2.根据权利要求1所述的一种基于掺铒单晶光纤种子光源的放大中红外激光器，其特征在于，所述第一谐振腔镜M1为介质镜，第一谐振腔镜M1的入射面镀有970nm增透膜，第一谐振腔镜M1的出射面镀有970nm增透且2.7～3μm波段全反射的膜；所述第二谐振腔镜M2为两侧面均镀有部分透过膜的输出镜，且部分透过膜在2.7～3μm波段透过率为0.5～5％；所述光隔离器为针对2.7～3μm激光仅能单方向通过的器件。3.根据权利要求1所述的一种基于掺铒单晶光纤种子光源的放大中红外激光器，其特征在于，所述电光调Q晶体为LGS即La3Ga5SiO
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晶体，或LN即LiNbO3晶体。4.根据权利要求1所述的一种基于掺铒单晶光纤种子光源的放大中红外激光器，其特征在于，所述掺铒单晶光纤和所述掺铒激光晶体棒均以Er
3+
为激活离子，掺Er
3+
浓度范围均为5～50at％，以石榴石、钙钛矿、倍半氧化物、氟化物系列晶体中的一种作为基质晶体；所述掺铒单晶光纤的直径为100～1000μm，所述掺铒激光晶体棒的直径为1～10mm。5.根据权利要求1所述的一种基于掺铒单晶光纤种子光源的放大中红外激光器，其特征在于，所述起偏器为以布儒斯特角放置Al2O3片堆；或者，将单晶光纤双端面以布儒斯特角进行切割加工，即可直接输出偏振光，从而取代所述起偏器。6.根据权利要求1或5所述的一种基于掺铒单晶光纤种子光源的放大中红外激光器，其特征在于，所述放大级包括按照光路传输方向依次设置的多级放大单元，每级放大单元均包括掺铒激光晶体棒及LD侧面泵浦系统，且后一级放大单元的掺铒激光晶体棒的直径，比前一级放大单元的掺铒激光晶体棒的直径大。7.一种基于掺铒单晶光纤种子光源的放大中红外激光器，其特征在于，包括沿光路传输方向依次设置的振荡级和放大级；所述振荡级包括：沿光路传输方向依次设置的泵浦源、耦合器、第一谐振腔镜M1、电光调Q晶体、起偏器、掺铒单晶光纤、第二谐振腔镜M2、光隔离器；所述放大级包括：掺铒激光晶体棒和LD侧面泵浦系统；其中，所述泵浦源为970nmLD光纤耦合泵浦源；所述第一谐振腔镜M1为介质镜，第一谐振腔镜M1的入射面镀有970nm增透膜，第一谐振腔镜M1的出射面镀有970nm增透且2.7μm波段全反射的膜；所述电光调Q晶体为LGS晶体，其通光面尺寸为7mm
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7mm，通光长度为50mm；所述起偏器为以布儒斯特角依次放置的3片Al2O3片堆，且每片Al2O3的厚度均为1mm，直径均为
20mm；所述掺铒单晶光纤为掺Er
3+
浓度为5at％，通光面直径为800μm，通光长度为20mm的Er:YAP单晶光纤；所述第二谐振腔镜M2为在2.7μm波段透过率为2％的输出镜；所述光隔离器为针对2.7～3μm激光仅能单方向通过的器件；所述掺铒激光晶体棒为掺Er
3+
浓度为5at％，通光面直径为3mm，通光长度为90mm的Er:YAP激光晶体棒；所述LD侧面泵浦系统为970nmLD侧面泵浦系统；该激光器输出高功率、高光束质量的2.7μm纳秒级的窄脉宽中红外激光。8.一种基于掺铒单晶光纤种子光源的放大中红外激光器，其特征在于，包括沿光路传输方向依次设置的振荡级和放大级；所述振荡级包括：沿光路传输方向依次设置的泵浦源、耦合器、第一谐振腔镜M1、电光调Q晶体、起偏器、掺铒单晶光纤、第...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙敦陆，张会丽，罗建乔，权聪，胡伦珍，韩志远，董昆鹏，陈屿威，程毛杰，
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：