專(zhuān)利名稱(chēng)：可調(diào)諧拉曼光纖激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖激光器，特別是一種可調(diào)諧拉曼光纖激光器。
背景技術(shù)：
光纖激光作為第三代激光技術(shù)的代表，以其體積小、效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)引起了業(yè)界的廣泛注意。光纖激光按其工作介質(zhì)一般可分為兩類(lèi)一類(lèi)是將稀土摻雜光纖(如摻鉺光纖或摻鐿光纖)作為其增益介質(zhì)，產(chǎn)生激光振蕩；另一類(lèi)利用光纖中的非線(xiàn)性效應(yīng)(如受激拉曼散射、受激布里淵散射)產(chǎn)生激光輸出。特別是拉曼光纖激光器，由于其較高的功率輸出和工作波長(zhǎng)的靈活性，越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于激光技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域。I. 6-1. 75Mm波段激光光源在眼安全雷達(dá)、氣體光譜學(xué)、醫(yī)療和其它激光技術(shù)領(lǐng)域有著重要應(yīng)用，但傳統(tǒng)的摻鉺或鉺鐿共摻光纖激光器以及摻銩或銩欽共摻光纖激光器分別主要工作在I. 53-1. 6Mm和
I.8-2Mm波段,難以覆蓋上述波長(zhǎng)范圍。典型的拉曼光纖激光器裝置([I]Yan Feng, Luke R. Taylor, and DomenicoBonaccini Calia, “150 W highly-efficient Raman fiber laser，，，Opt. Express,vol. 17(26)，pp. 23678，2009)如圖I所示。其中B和D分別為刻在拉曼光纖兩端的對(duì)一階斯托克斯光高反和部分反射的布拉格光纖光柵，構(gòu)成拉曼光纖激光器的諧振腔。E為對(duì)泵浦光高反的布拉格光纖光柵，將未吸收的泵浦光反射回激光振蕩腔。C為拉曼增益光纖，一端連接泵浦源A，其主要有摻鍺石英光纖、摻磷石英光纖兩大類(lèi)，它們的拉曼頻移分別為440cm-1, 1330cm-10為保證輸出光束F具有較好的光束質(zhì)量，普通拉曼光纖激光器通常將單模光纖作為其拉曼增益介質(zhì)，然而單模光纖的應(yīng)用極大地限制了泵浦光的耦合效率，尤其當(dāng)泵浦源為多模輸出時(shí)，因而較難實(shí)現(xiàn)較高功率的激光輸出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種可調(diào)諧拉曼光纖激光器，實(shí)現(xiàn)I. 6 I. 75Mffl波段的激光輸出，且其激光輸出功率高于傳統(tǒng)的單模拉曼光纖激光器。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下
一種可調(diào)諧拉曼光纖激光器，其特點(diǎn)在于該拉曼光纖激光器的構(gòu)成包括高功率鉺鐿共摻光纖泵浦激光器，沿該鉺鐿共摻光纖泵浦激光器的激光輸出方向依次設(shè)置45°雙色鏡、聚焦透鏡、雙包層摻鍺石英光纖、準(zhǔn)直透鏡、體布拉格光柵和全反鏡，所述的全反鏡與雙包層摻鍺石英光纖泵浦耦合端構(gòu)成一階斯托克斯光的激光諧振腔，由45°雙色鏡反射輸出一階斯托克斯光，所述的雙包層摻鍺石英光纖采用MCVD方法制成，其構(gòu)成包括自?xún)?nèi)而外的摻鍺的單模纖芯、摻鍺的D型內(nèi)包層、外包層和保護(hù)層，所述的摻鍺的單模纖芯，其截止波長(zhǎng)為I. 6Mffl ;所述的摻鍺的D型內(nèi)包層的面積與摻鍺的單模纖芯的面積比為5. 8。所述的高功率鉺鐿共摻光纖泵浦激光器的輸出波長(zhǎng)為1.5Mm左右。所述拉曼光纖激光器的泵浦方式為包層泵浦，即將泵浦光通過(guò)聚焦透鏡直接耦合到雙包層摻鍺石英光纖的內(nèi)包層中。
所述的全反鏡對(duì)一階斯托克斯光高反。所述的45°雙色鏡是與所述的入射光成45°設(shè)置的對(duì)泵浦光高透、對(duì)一階斯托克斯光高反的雙色鏡。所述的聚焦透鏡對(duì)泵浦光和一階斯托克斯光高透。所述的準(zhǔn)直透鏡對(duì)一階斯托克斯光高透。本發(fā)明采用I. 5Mffl的高功率鉺鐿共摻光纖泵浦激光器包層泵浦雙包層摻鍺石英光纖，并利用光纖中的受激拉曼效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)I. 5Mm泵浦光的斯托克斯平移，同時(shí)通過(guò)體布拉格光柵的調(diào)諧選頻使得輸出的一階斯托克斯光波長(zhǎng)范圍為I. 6-1. 75Mm。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于 1、與傳統(tǒng)的單模拉曼光纖激光器相比，其具有更高的輸出功率，且保持較好的激光光束質(zhì)量；
2、采用體布拉格光柵可實(shí)現(xiàn)一階斯托克斯光波長(zhǎng)較寬的調(diào)諧；
3、其工作波長(zhǎng)范圍為I.6-1. 75Mm,填補(bǔ)了傳統(tǒng)稀土摻雜光纖激光器在這一波段輸出的空白，這一波段激光光源在眼安全雷達(dá)、氣體光譜學(xué)、醫(yī)療和其它激光技術(shù)領(lǐng)域有著重要應(yīng)用。


圖I是典型的拉曼光纖激光器結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明可調(diào)諧拉曼光纖激光器實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例中作為拉曼增益介質(zhì)的雙包層結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。先請(qǐng)參閱圖2，圖2是本發(fā)明可調(diào)諧拉曼光纖激光器的整體結(jié)構(gòu)示意圖。由圖可見(jiàn)，本發(fā)明可調(diào)諧拉曼光纖激光器的構(gòu)成包括高功率鉺鐿共摻光纖泵浦激光器1，沿該鉺鐿共摻光纖泵浦激光器I的激光輸出方向依次設(shè)置45°雙色鏡2、聚焦透鏡3、雙包層摻鍺石英光纖4、準(zhǔn)直透鏡5、體布拉格光柵6和全反鏡7,所述的全反鏡7與雙包層摻鍺石英光纖4泵浦耦合端構(gòu)成一階斯托克斯光的激光諧振腔，由45°雙色鏡2反射輸出一階斯托克斯光，所述的雙包層摻鍺石英光纖4采用MCVD方法制成，其構(gòu)成包括自?xún)?nèi)而外的摻鍺的單模纖芯41、摻鍺的D型內(nèi)包層42、外包層43和保護(hù)層44，所述的摻鍺的單模纖芯41，其截止波長(zhǎng)為I. GMffl ;所述的摻鍺的D型內(nèi)包層42的面積與摻鍺的單模纖芯41的面積比為5. 8。所述的高功率鉺鐿共摻光纖泵浦激光器的輸出波長(zhǎng)為1.5Mm左右。所述的鉺鐿共摻光纖激光器泵浦源I發(fā)出的波長(zhǎng)為I. 5Mffl左右的激光經(jīng)過(guò)對(duì)泵浦光高透、一階斯托克斯光高反的45°雙色鏡2，由聚焦透鏡3耦合進(jìn)入雙包層摻鍺石英光纖4的內(nèi)包層，利用光纖中的受激拉曼效應(yīng)實(shí)現(xiàn)泵浦光I. 5M 的斯托克斯頻移，當(dāng)泵浦光功率達(dá)到一階斯托克斯激光振蕩閾值后，就會(huì)在全反鏡7和雙包層摻鍺石英光纖4泵浦耦合端構(gòu)成的激光諧振腔中形成穩(wěn)定振蕩，最后由45°雙色鏡2反射輸出一階斯托克斯光。調(diào)節(jié)入射到體布拉格光柵的光束角度可實(shí)現(xiàn)一階斯托克斯光波長(zhǎng)的調(diào)諧。所述的體布拉格光柵可實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出一階斯托克斯光波長(zhǎng)的大范圍調(diào)諧r30nm)。由于摻鍺石英光纖的拉曼增益譜較寬(達(dá)40THz)，采用I. 5M 的高功率鉺鐿共摻光纖泵浦源足以覆蓋1.6-1. 75Mm波段。此外，由于摻鍺石英光纖的拉曼增益譜在13THz (約440cm-1)附近有一個(gè)較寬的峰，因而體布拉格光柵的中心波長(zhǎng)可根據(jù)所需的輸出激光工作波長(zhǎng)在I. 6-1. 75Mm范圍選擇。體布拉格光柵具 體波長(zhǎng)調(diào)諧過(guò)程為以一定角度入射到體布拉格光柵上的光束，滿(mǎn)足布拉格條件波長(zhǎng)的光束干涉相長(zhǎng)，出射后正入射到全反鏡7上，形成振蕩，而不滿(mǎn)足布拉格條件波長(zhǎng)的光束由于其過(guò)大的損耗不能在腔內(nèi)起振，從而實(shí)現(xiàn)了波長(zhǎng)選擇的目的。
權(quán)利要求
1.一種可調(diào)諧拉曼光纖激光器，其特征在于該拉曼光纖激光器的構(gòu)成包括高功率鉺鐿共摻光纖泵浦激光器(I )，沿該鉺鐿共摻光纖泵浦激光器(I)的激光輸出方向依次設(shè)置45°雙色鏡(2)、聚焦透鏡(3)、雙包層摻鍺石英光纖(4)、準(zhǔn)直透鏡(5)、體布拉格光柵(6)和全反鏡(7)，所述的全反鏡(7)與雙包層摻鍺石英光纖(4)泵浦耦合端構(gòu)成一階斯托克斯光的激光諧振腔，由45°雙色鏡(2)反射輸出一階斯托克斯光，所述的雙包層摻鍺石英光纖(4)的構(gòu)成包括自?xún)?nèi)而外的摻鍺的單模纖芯(41)、摻鍺的D型內(nèi)包層(42 )、外包層(43 )和保護(hù)層(44)，所述的摻鍺的單模纖芯(41)，其截止波長(zhǎng)為所述的摻鍺的D型內(nèi)包層(42)的面積與摻鍺的單模纖芯(41)的面積比為5. 8。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的可調(diào)諧拉曼光纖激光器，其特征在于所述的高功率鉺鐿共摻光纖泵浦激光器的輸出波長(zhǎng)為I. 5Mm左右。
3.根據(jù)權(quán)利要求I的可調(diào)諧拉曼光纖激光器，其特征在于所述拉曼光纖激光器的泵浦方式為包層泵浦，即將泵浦光通過(guò)聚焦透鏡直接耦合到雙包層摻鍺石英光纖的內(nèi)包層中。
4.根據(jù)權(quán)利要求I的可調(diào)諧拉曼光纖激光器，其特征在于所述的全反鏡對(duì)一階斯托克斯光聞反。
5.根據(jù)權(quán)利要求I的可調(diào)諧拉曼光纖激光器，其特征在于所述的45°雙色鏡是與所述的入射光成45°設(shè)置的對(duì)泵浦光高透、對(duì)一階斯托克斯光高反的雙色鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求I的可調(diào)諧拉曼光纖激光器，其特征在于所述的聚焦透鏡對(duì)泵浦光和一階斯托克斯光高透。
7.根據(jù)權(quán)利要求I的可調(diào)諧拉曼光纖激光器，其特征在于所述的準(zhǔn)直透鏡對(duì)一階斯托克斯光高透。
全文摘要
一種可調(diào)諧拉曼光纖激光器，其特點(diǎn)在于該拉曼光纖激光器的構(gòu)成包括高功率鉺鐿共摻光纖泵浦激光器，沿該鉺鐿共摻光纖泵浦激光器的激光輸出方向依次設(shè)置45°雙色鏡、聚焦透鏡、雙包層摻鍺石英光纖、準(zhǔn)直透鏡、體布拉格光柵和全反鏡，所述的全反鏡與雙包層摻鍺石英光纖泵浦耦合端構(gòu)成一階斯托克斯光的激光諧振腔，由45°雙色鏡反射輸出一階斯托克斯光。本發(fā)明輸出的激光工作波段為1.6-1.75μm，在眼安全雷達(dá)、氣體光譜學(xué)、醫(yī)療和其它激光技術(shù)領(lǐng)域有著重要應(yīng)用。
文檔編號(hào)G02B6/036GK102761048SQ20121015077
公開(kāi)日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2012年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月16日
發(fā)明者劉軍, 范滇元 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所