一种1.55μm波段激光器及其应用制造技术

本申请公开了一种1.55μm波段激光器及其应用，沿光路方向依次包括泵浦源、耦合透镜、输入镜、单晶光纤和输出镜；单晶光纤为Er

【技术实现步骤摘要】
一种1.55
μ
m波段激光器及其应用


[0001]本申请涉及一种1.55μm波段激光器及其应用，属于激光器领域。

技术介绍

[0002]1.55μm波段人眼安全激光在空间通信、空中对水下通信、遥感、引信、目标指示、测距测高、成像等方面具有十分广阔的应用前景。目前技术条件下，采用0.98μm波段半导体激光泵浦Er
3+
/Yb
3+
双掺晶体是一种较为理想的获得可满足上述应用的1.55μm全固态激光的方法。Yb
3+
/Er
3+
掺杂晶体1.55μm波段激光运转机制是：Yb
3+
通过共振能量传递(ET)的方式，将吸收的泵浦能量传递给Er
3+
,使其从基态4I
15/2
跃迁到4I
11/2
能级，然后处于该激发态的Er
3+
再经无辐射跃迁快速弛豫到激光上能级4I
13/2
，实现粒子数反转。此种运行机制下由于泵浦能级不是激光下能级，量子亏损大，在激光运转时增益区域有至少37％的能量以热的形式散失并沉积到增益介质中，这一方面会增大激光上能级的无辐射跃迁几率，另一方面会在增益介质内部形成不均匀的温度分布，产生热应力及热透镜效应，影响激光器的光束质量，泵浦功率较高时甚至会损坏增益介质，因此対增益介质的物化性能及热管理要求较高。

技术实现思路

[0003]本申请要解决的技术问题为：本专利技术目的在于提供一种1.55μm波段单晶光纤激光器件。
[0004]光纤具有导波效应，且表面积/体积比大，散热效果好。将物化性能好的晶体增益介质制成高质量激光单晶光纤，一方面可利用单晶光纤良好的散热特性，简化激光器件的热管理；另一方面，可将泵浦光束聚焦在晶体光纤内部，然后通过全内反射引导发散的光束沿单晶光纤长度重新聚焦并与激光束保持共线，形成波导效应，避免板条或薄碟片增益介质中出现的离轴像差，提高激光运转效率。因此，采用激光单晶光纤作为增益介质可获得满足应用需求的高平均功率、高重频、高脉冲能量及高光束质量的1.55μm激光。
[0005]为解决上述技术问题，本申请提供的技术方案：
[0006]根据本申请的一个方面，提供一种1.55μm波段激光器，包括泵浦源、依次设置在沿泵浦源出射光路上同轴设置的耦合透镜、输入镜、单晶光纤和输出镜；
[0007]所述单晶光纤为直线光纤；
[0008]所述单晶光纤靠近输入镜一端为输入端；
[0009]所述单晶光纤靠近输出镜一端为输出端；
[0010]所述泵浦源可产生970～985nm波段激光；
[0011]所述单晶光纤为Er
3+
/Yb
3+
：RE2Si2O7双掺单晶光纤。
[0012]所述单晶光纤的分子式为Er
2x
Yb
2y
RE
2(1
‑
x
‑
y)
Si2O7；
[0013]其中，Er
3+
为激活离子，含量为0.1～5at％，即0.001≤x≤0.05；
[0014]Yb
3+
为敏化离子，含量为0.5～15at％，即0.005≤y≤0.15；
[0015]RE2Si2O7为基质晶体，其中RE选自Sc
3+
、Y
3+
、Lu
3+
、Gd
3+
或La
3+
中的至少一种；
by Micro
‑
Pulling
‑
Down Technique[M].New York:Spring
‑
Verlag，2007:3
‑
5中记载的方法进行。
[0038]装置例1
[0039]图1为装置例激光器的整体结构示意图。
[0040]从左至右依次为同轴设置的1：980nm波段半导体激光器；2：聚焦透镜；3：输入镜；4：Er
3+
/Yb
3+
:RE2Si2O7双掺单晶光纤；5：根据需要放入的用于调Q，锁模，或波长调谐的元件；6：输出镜。
[0041]所述Er
3+
/Yb
3+
:RE2Si2O7双掺单晶光纤4的端面经过抛光，一面为输入端，一面为输出端。
[0042]980nm波段半导体激光器1发出散射激光，激光经过聚焦透镜2聚焦并通过输入镜3，汇聚至Er
3+
/Yb
3+
:RE2Si2O7双掺单晶光纤4的输入端，从Er
3+
/Yb
3+
:RE2Si2O7双掺单晶光纤4的输出端射出，通过根据需要放入的用于调Q，锁模，或波长调谐的元件5和输出镜6，输出1.55μm波段激光。
[0043]也可以将输入和输出镜分别直接镀在该激光晶体的两个端面上，以实现同样的目的。
[0044]本申请中的实施例均是采用本装置例所述的装置进行的。
[0045]实施例1：980nm半导体激光泵浦Er:Yb:Sc2Si2O7单晶光纤实现1.55μm连续激光输出。
[0046]图1为本实施例激光器的整体结构示意图，标记5处无器件。
[0047]利用微下拉法生长(Er
0.005
Yb
0.05
Sc
0.945
)2Si2O7单晶光纤。取长度为10mm该单晶光纤样品，端面抛光后置于输入镜和输出镜之间。输入镜在980nm波长处透过率T＝90％，在1556nm波长处透过率T＝0.1％；输出镜在1556nm波长处透过率T＝3.5％。利用10W的980nm半导体激光端面泵浦即可得到连续功率高于1.5W的1556nm激光输出。也可以将输入和输出镜分别直接镀在该激光晶体的两个端面上，以实现同样的目的。
[0048]实施例2：980nm半导体激光泵浦Er:Yb:ScYSi2O7单晶光纤实现1.55μm连续激光输出。
[0049]图1为本实施例激光器的整体结构示意图，标记5处无器件。
[0050]利用微下拉法生长Er
0.01
Yb
0.1
Sc
0.945
YSi2O7单晶光纤。取长度为10mm该单晶光纤样品，端面抛光后置于输入镜和输出镜之间。输入镜在980nm波长处透过率T＝90％，在1558nm波长处透过率T＝0.1％；输出镜在1558nm波长处透过率T＝3.5％。利用10W的980nm半导体激光端面泵浦即可得到连续功率高于1.5W的1558nm激光输出。也可以将输入和输出镜分别直接镀在该激光晶体的两个端面上，以实现同样的目的。
[0051]实施例3：980nm半导体激光泵浦Er:Yb:Sc2Si2O7单晶光纤实现1.55μm脉冲激光输出。
[0052本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种1.55μm波段激光器，其特征在于，包括泵浦源、依次沿泵浦源出射光路上同轴设置的耦合透镜、输入镜、单晶光纤和输出镜；所述单晶光纤为直线光纤；所述泵浦源可产生970～985nm波段激光；所述单晶光纤为Er
3+
/Yb
3+
：RE2Si2O7双掺单晶光纤。2.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述单晶光纤的分子式为Er
2x
Yb
2y
RE
2(1
‑
x
‑
y)
Si2O7；其中，Er
3+
为激活离子，含量为0.1～5at％；Yb
3+
为敏化离子，含量为0.5～15at％；RE2Si2O7为基质晶体，其中RE选自Sc
3+
、Y
3+
、Lu
3+
、Gd
3+
或La
3+
中的至少一种；优选地，所述基质晶体中掺杂有其它金属离子M；所述其它金属离子M选自Li
+
、Na
+
、K
+
、Cs
+
、Mg
2+
、Ca
2+
、Al
3+
、Ti
4+
、Zr
4+
、Hf
4+
、Nb
5+...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚兴红，黄艺东，陈雨金，黄建华，林炎富，罗遵度，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：发明
国别省市：