超连续谱光源激励的中红外超连续谱光纤激光器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种超连续谱光源激励的中红外超连续谱光纤激光器，涉及激光光电子技术领域，具体包括脉冲光纤激光器、石英光子晶体光纤和硫系玻璃光纤，其中，所述脉冲光纤激光器发出的脉冲激光，通过石英光子晶体光纤产生波长范围为1000~2300nm的超连续谱激光，所述超连续谱激光作为激励源，激励一段锥形结构或者带有空气孔的光子晶体光纤结构的硫系玻璃光纤，产生波长为2000~5000nm的中红外超连续谱激光输出。本实用新型专利技术所要解决的技术问题是提供一种超连续谱光源激励的中红外超连续谱光纤激光器，用以实现高功率以及高耦合效率的中红外超连续谱激光输出。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

超连续谱光源激励的中红外超连续谱光纤激光器
本技术涉及激光光电子
，尤其涉及一种超连续谱光源激励的中红外超连续谱光纤激光器。
技术介绍
通常把波长为3 25 μ m的波段定义为中红外波段，其中3飞μ m波段的中红外激光应用更为广泛。目前能够实现3飞μ m激光输出的方法主要有光学参量振荡法，差频振荡， 量子级联激光器以及气体激光器。利用光学参量振荡法实现中红外波段激光输出，需要使用超短脉冲激光泵浦源以及非线性晶体材料实现，成本较高；利用差频振荡法只能实现低功率的中红外波段激光输出，且转换效率低；量子级联激光器结构相对简单，转换效率相对较高，但是波长不可调谐；典型的中红外气体激光器有CO气体激光器和CO2气体激光器，但是气体激光器的缺点是体积庞大，使用不方便。针对以上几种实现中红外激光的方法的特点，可以利用光纤激光器产生中红外激光，光纤激光器体积小、重量轻、转换效率高、使用方便灵活、波长调制范围大、可以输出高光束质量高功率的激光。由于中红外材料以及掺杂工艺水平的限制，目前常用的稀土离子掺杂的ZBLAN光纤激光器发展较为成熟，但多为小功率输出，且激光输出波长小于4 μ m，对于波长需求大于4 μ m的应用受到限制。目前利用二元硫系玻璃材料光纤产生中红外超连续谱激光也有所报道，但其激励源多采用拉曼光纤激光器或者掺铥的光纤激光器，但是该中红外光纤超连续谱激光器的输出功率基本都是毫瓦量级，输出功率低，不能实现大功率的中红外超连续谱激光输出。因此，当下需要迫切解决的一个技术问题就是如何能够提出一种有效的措施，以解决现有的中红外超连续谱光纤激光器的输出功率低及耦合效率低的问题。
技术实现思路
本技术提供一种超连续谱光源激励的中红外超连续谱光纤激光器，用以解决现有的中红外超连续谱光纤激光器的输出功率低及耦合效率低的问题，实现高功率以及高耦合效率的中红外超连续谱激光输出。为了解决上述技术问题，本技术提供了一种超连续谱光源激励的中红外超连续谱光纤激光器，包括脉冲光纤激光器、石英光子晶体光纤和硫系玻璃光纤，其中，所述脉冲光纤激光器发出的脉冲激光，通过石英光子晶体光纤产生波长范围为100(T2300nm的超连续谱激光，所述超连续谱激光作为激励源，激励硫系玻璃光纤，产生波长为200(T5000nm 的中红外超连续谱激光输出。进一步地，所述的超连续谱光源激励的中红外超连续谱光纤激光器还包括放大级，脉冲光纤激光器发出的脉冲激光进入放大级后再通过石英光子晶体光纤产生波长范围为100(T2300nm的超连续谱激光。进一步地，所述脉冲光纤激光器的腔型结构包括F-P腔、环形腔以及8字锁模环形腔。进一步地，所述放大级为一级或多级放大结构，所采用的增益光纤包括掺铒的双包层光纤、铒镱共掺双包层光纤和掺镱的双包层光纤。 进一步地，所述放大级根据所采用增益光纤的材料确定自身所采用的半导体激光器激励源的波长。进一步地，所述石英光子晶体光纤和硫系玻璃光纤的连接方式为直接机械对接、 直接熔接或者透镜聚焦空间耦合方式。进一步地，当所述硫系玻璃光纤材料色散的零色散波长小于等于2300nm时，所述硫系玻璃光纤为普通单包层单模光纤。进一步地,当所述硫系玻璃光纤材料色散的零色散波长大于2300nm时,所述硫系玻璃光纤为设置有锥区长度和锥区芯径的锥形结构或者为带有空气孔的光子晶体光纤结构。进一步地，所述的超连续谱光源激励的中红外超连续谱光纤激光器还包括聚焦透镜，所述聚焦透镜将超连续谱激光进行聚焦耦合到硫系玻璃光纤产生波长为200(T5000nm 的中红外超连续谱激光输出，所述聚焦透镜镀对1000-2300nm波长激光的增透膜。综上，本技术所述的方案中使用超连续激光光源激励硫系玻璃光纤产生中红外超连续激光，避免使用无法达到高功率的拉曼光纤激光器以及昂贵的掺铥光纤激光器作为激励源，采用普通的掺镱、掺铒或者铒镱共掺光纤作为增益光纤能够实现高功率激光输出；采用三种耦合方式实现石英光子晶体光纤和硫系玻璃光纤的耦合，石英光子晶体光纤和硫系玻璃光纤若采用直接机械对接耦合方式，可以减小熔接难度，工艺非常简单，石英光子晶体光纤和硫系玻璃光纤若采用熔接方式可以实现全光纤结构，使用方便灵活，若在石英光子晶体光纤和硫系玻璃光纤之间熔接一段熔点匹配光纤可以一定程度上减小熔接损耗和提高耦合效率，石英光子晶体光纤和硫系玻璃光纤若采用透镜空间耦合方式，可以实现高耦合效率的中红外超连续谱激光输出。附图说明图I是本技术的实施例I的一种超连续谱光源激励的中红外超连续谱光纤激光器的结构示意图；图2是本技术的实施例2的一种超连续谱光源激励的中红外超连续谱光纤激光器的结构示意图；图3是本技术的具体实施方式中所述的硫系玻璃光纤的锥形结构示意图；图4是本技术的具体实施方式中所述的硫系玻璃光纤的带有空气孔的光子晶体光纤结构示意图。具体实施方式由于硫系玻璃具有高折射率、高非线性特性，并具有较长的透红外截止波长 012 μ m)以及较低的声子能量，因此本技术实施例将硫系玻璃光纤用于中红外超连续谱光纤激光器中，以实现更高功率及更高耦合效率的3飞μ m波长的激光输出。以下结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。实施例I :如图I所示，一种超连续谱光源激励的中红外超连续谱光纤激光器具体包括脉冲光纤激光器I、石英光子晶体光纤3和硫系玻璃光纤4。本实施例中，脉冲光纤激光器I发出的一定重复频率、波长、脉宽的激光，经过石英光子晶体光纤3，产生波长范围在近红外附近的超连续谱输出，超连续谱经过硫系玻璃光纤4产生波长更长的超连续谱输出。本实施例中，石英光子晶体光纤3与硫系玻璃光纤4可以采用直接机械对接或者直接熔接。更为具体的，对于直接熔接这种连接方式，可以石英光子晶体光纤3与硫系玻璃光纤4之间熔接一段熔点匹配光纤，以减小熔点损耗和提高耦合效率。优选地，当硫系玻璃光纤4的材料色散的零色散波长小于等于2300nm时，硫系玻璃光纤4为普通单包层单模光纤；而当硫系玻璃光纤4材料色散的零色散波长大于2300nm 时，硫系玻璃光纤4的结构为如图3所示的设置有锥区长度和锥区芯径的锥形结构或者为如图4所示的设置有空气孔的光子晶体光纤结构。更为具体的，石英光子晶体光纤3产生的超连续谱激光的波长范围为 100(T2300nm，也即本方案中波长范围在近红外附近的超连续谱的波长范围为 100(T2300nm，波长更长的超连续谱的波长为200(T5000nm。实施例2 如图2所示，一种超连续谱光源激励的中红外超连续谱光纤激光器包括脉冲光纤激光器I、放大级2、石英光子晶体光纤3、硫系玻璃光纤4和聚焦透镜6组成。本实施例中，脉冲光纤激光器I发出的一定重复频率、波长、脉宽的激光经过放大级2功率得到放大，功率经过放大之后的激光经过石英光子晶体光纤3，产生波长范围在近红外附近的超连续谱输出，超连续谱激光经过聚焦透镜6进行聚焦耦合到硫系玻璃光纤4 产生波长更长的超连续谱输出。优选地，当硫系玻璃光纤4的材料色散的零色散波长小于等于2300nm时，硫系玻璃光纤4为普通单包层单模光纤；而当硫系玻璃光纤4材料色散的零色散波长大于2300nm 时，硫系玻璃光纤4的结构为如图3所示的设置有锥区长度和锥区芯径的锥本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超连续谱光源激励的中红外超连续谱光纤激光器，其特征在于，包括脉冲光纤激光器、石英光子晶体光纤和硫系玻璃光纤，其中，所述脉冲光纤激光器发出的脉冲激光，通过石英光子晶体光纤产生波长范围为1000~2300nm的超连续谱激光，所述超连续谱激光作为激励源，激励硫系玻璃光纤，产生波长为2000~5000nm的中红外超连续谱激光输出。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王智勇，高静，于峰，代京京，葛廷武，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：实用新型
国别省市：