專利名稱：一種2.7微米光纖激光器的實(shí)現(xiàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及光學(xué)領(lǐng)域，特別涉及一種2. 7微米光纖激光器的實(shí)現(xiàn)裝置。
背景技術(shù)：
2. 7μπι波段激光屬于近紅外光(0.75 3μπι)，在光譜學(xué)、激光外科、工業(yè)、 軍事、科研等領(lǐng)域存在廣泛的應(yīng)用前景。由于水分子在3. Oym附近有很強(qiáng)的中紅外吸收峰，而人體組織中水的比例大約占70%，因而組織對(duì)光的吸收情況與水相似。生物組織對(duì) 2. 7 3μπι波段的光吸收很強(qiáng)烈，使得紅外激光可以在大部分軟組織和硬組織中產(chǎn)生淺的滲透深度、高的手術(shù)精度，對(duì)鄰近組織的熱損傷小，大大限制損傷區(qū)域。同時(shí) 2.7 μ m波段激光還可作為更長波長激光的高效泵浦源。光纖激光器具有高轉(zhuǎn)換效率、良好的光束質(zhì)量、簡單緊湊的腔結(jié)構(gòu)、散熱好等優(yōu)點(diǎn)，因而利用摻雜光纖實(shí)現(xiàn)的紅外光纖激光器，比其它相應(yīng)波長的紅外激光器，如固體離子摻雜的晶體或玻璃激光器、光參量振蕩器和差頻產(chǎn)生器、半導(dǎo)體激光器和氣體激光器(CO 和CO2)具有更大的優(yōu)勢(shì)。在摻稀土離子的石英光纖激光器中，發(fā)光波長最長的是摻鈥激光器，能達(dá)到 2. 26 μ m0由于石英基質(zhì)具有較高的聲子能量，降低了輻射量子效率，使閾值較高，所以利用稀土摻雜的石英光纖難以直接實(shí)現(xiàn)2. 7 μ m波段的激光輻射。其它基質(zhì)的光纖如摻鉺的氟化物光纖，發(fā)光范圍可以達(dá)到2. 65-2. 85 μ m。國外由于研制光纖水平較高，Er JBLAN(摻鉺氟化物)光纖激光器在80年代末期就有報(bào)道，但是在Er:ZBLAN玻璃中，由于參與激光的下能級(jí)壽命比上能級(jí)壽命長(分別為 9ms和6. 9ms)，造成了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布的瓶頸。另外，氟化物光纖易碎，不易與石英光纖熔接；而稀土離子摻雜的石英光纖與氟化物光纖相比，則易于拉制、生產(chǎn)，有好的環(huán)境穩(wěn)定性。 由于光纖研制方面的差距，目前國內(nèi)還沒有摻鉺氟化物光纖，也沒有2. 7 μ m附近光纖激光器的報(bào)道。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供了一種2. 7微米光纖激光器的實(shí)現(xiàn)裝置，能產(chǎn)生2. 7微米的激光。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用了如下的技術(shù)方案一方面，本實(shí)用新型公開了一種2. 7微米光纖激光器的實(shí)現(xiàn)裝置，包括第一工作物質(zhì)、第二工作物質(zhì)、第一諧振腔、第二諧振腔、第一耦合系統(tǒng)、第二耦合系統(tǒng)和至少一個(gè)泵浦源；其中，所述泵浦源為激光二極管或其它泵浦源，所述第一工作物質(zhì)為摻銩物質(zhì)，所述第二工作物質(zhì)為摻磷光纖；所述激光二極管輸出的泵浦光經(jīng)第一耦合系統(tǒng)耦合進(jìn)入摻銩物質(zhì)，銩離子產(chǎn)生的受激輻射在第一諧振腔內(nèi)振蕩，輸出2微米激光；所述2微米激光經(jīng)第二耦合系統(tǒng)耦合進(jìn)入摻磷光纖，由于受激拉曼效應(yīng)，輸出2. 7 微米激光。[0011]上述2. 7微米光纖激光器的實(shí)現(xiàn)裝置中，所述摻銩物質(zhì)為摻銩光纖或摻銩晶體。上述2. 7微米光纖激光器的實(shí)現(xiàn)裝置中，所述泵浦光為790納米波段的激光，或 1210納米波段的激光，或1630納米波段的激光。上述2. 7微米光纖激光器的實(shí)現(xiàn)裝置中，所述第一諧振腔包括至少一個(gè)腔鏡以及輸出鏡；所述腔鏡為二色鏡，對(duì)泵浦光高透過率，對(duì)2微米激光高反射率；所述輸出鏡為二色鏡，對(duì)泵浦光高反射率，對(duì)2微米激光較高透過率。上述2. 7微米光纖激光器的實(shí)現(xiàn)裝置中，所述摻銩光纖位于第一諧振腔之內(nèi)，其一端緊貼所述腔境，另一端為斜面；摻銩光纖在泵浦光的作用下產(chǎn)生受激輻射，在第一諧振腔內(nèi)振蕩，從所述輸出鏡輸出2微米的激光。上述2. 7微米光纖激光器的實(shí)現(xiàn)裝置中，還包括設(shè)置于第一諧振腔內(nèi)的聲光調(diào)制器和準(zhǔn)直鏡，所述聲光調(diào)制器用于調(diào)制諧振腔的損耗，所述準(zhǔn)直鏡用于激光的準(zhǔn)直。上述2. 7微米光纖激光器的實(shí)現(xiàn)裝置中，所述第二諧振腔包括第一光柵和第二光柵；所述第一光柵對(duì)2微米激光高透過率，對(duì)2. 7微米激光高反射率；所述第二光柵對(duì)2微米激光高反射率，對(duì)2. 7微米激光較高透過率。上述2. 7微米光纖激光器的實(shí)現(xiàn)裝置中，所述第一光柵和第二光柵由摻磷光纖的兩端分別刻寫。上述2. 7微米光纖激光器的實(shí)現(xiàn)裝置中，所述摻磷光纖位于第二諧振腔之內(nèi)；摻磷光纖在2微米激光作用下所引起的受激拉曼散射光，在第二諧振腔內(nèi)振蕩， 從第二光柵輸出2. 7微米的激光。和現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果在于本實(shí)用新型的一種2. 7微米光纖激光器的實(shí)現(xiàn)裝置，包括第一工作物質(zhì)、第二工作物質(zhì)、第一諧振腔、第二諧振腔、第一耦合系統(tǒng)、第二耦合系統(tǒng)和至少一個(gè)泵浦源。其中， 泵浦源為激光二極管或其它泵浦源，第一工作物質(zhì)為摻銩物質(zhì)，第二工作物質(zhì)為摻磷光纖； 激光二極管輸出的泵浦光經(jīng)第一耦合系統(tǒng)耦合進(jìn)入摻銩光纖，銩離子產(chǎn)生的受激輻射在第一諧振腔內(nèi)振蕩，輸出2微米激光；2微米激光經(jīng)第二耦合系統(tǒng)耦合進(jìn)入摻磷光纖，所引起的受激拉曼散射光在第二諧振腔內(nèi)振蕩，輸出2. 7微米激光。由于摻銩的工作物質(zhì)具有優(yōu)良的特性，摻磷光纖具有較大的非線性拉曼頻移，兩者相結(jié)合的光纖激光器的實(shí)現(xiàn)裝置，可獲得2. 7微米的激光；同時(shí)結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠穩(wěn)定、效率高，并且由于摻銩工作物質(zhì)和摻磷光纖成本低，使得光纖激光器的實(shí)現(xiàn)裝置的成本也較低。

圖1示例性地描述了單端泵浦的2. 7微米光纖激光器的裝置光路圖；圖2示例性地描述了雙端泵浦的2. 7微米光纖激光器的裝置光路圖。
具體實(shí)施方式
下面對(duì)照附圖并結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。本實(shí)用新型公開的2. 7微米光纖激光器的裝置，包括第一工作物質(zhì)、第二工作物質(zhì)、第一諧振腔、第二諧振腔、第一耦合系統(tǒng)、第二耦合系統(tǒng)和至少一個(gè)泵浦源。其中，所述泵浦源為激光二極管或其它泵浦源，所述第一工作物質(zhì)為摻銩物質(zhì)，所述第二工作物質(zhì)為摻磷光纖。所述激光二極管產(chǎn)生的泵浦光經(jīng)第一耦合系統(tǒng)耦合進(jìn)入摻銩光纖，銩離子產(chǎn)生的受激輻射在第一諧振腔內(nèi)振蕩，輸出2微米激光。所述2微米激光經(jīng)第二耦合系統(tǒng)耦合進(jìn)入摻磷光纖，所引起的受激拉曼散射光在第二諧振腔內(nèi)振蕩，輸出2. 7微米激光。實(shí)施例一激光器產(chǎn)生激光的必不可少的條件是粒子數(shù)反轉(zhuǎn)和增益大過損耗，因此一般激光器包括具有亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)工作介質(zhì)、泵浦源(也稱激勵(lì)源)和諧振腔。其中，工作介質(zhì)是用來實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)并產(chǎn)生光的受激輻射放大作用的物質(zhì)體系，泵浦源指為使激光工作介質(zhì)實(shí)現(xiàn)并維持粒子數(shù)反轉(zhuǎn)而提供能量來源的機(jī)構(gòu)或裝置，諧振腔用來使腔內(nèi)的光子有一致的頻率、相位和運(yùn)行方向，從而使激光具有良好的方向性和相干性，諧振腔也可以很好地縮短工作介質(zhì)的長度，并且通過改變諧振腔長度來調(diào)節(jié)所產(chǎn)生激光的模式(即選模)。本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的2. 7微米光纖激光器的裝置，根據(jù)泵浦源的個(gè)數(shù)，可以分為單端泵浦和雙端泵浦兩種形式。單端泵浦的光纖激光器的裝置如圖1所示；雙端泵浦的光纖激光器的裝置如圖2所示。摻銩物質(zhì)為摻銩光纖1，或摻銩晶體，本實(shí)施例中為摻銩光纖。泵浦光5為為790 納米波段的激光，或1210納米波段的激光，或1630納米波段的激光，也可以是其它合適波長的泵浦光。第一諧振腔包括腔鏡6以及輸出鏡7。腔鏡6為二色鏡，對(duì)泵浦光高透過率，對(duì)2微米激光高反射率；輸出鏡7為二色鏡， 對(duì)泵浦光高反射率，對(duì)2微米激光較高透過率。腔鏡6也可以采用具有同等功能的光纖光柵代替。摻銩光纖1位于第一諧振腔之內(nèi)，其一端緊貼所述腔鏡6，另一端為斜面。摻銩光纖1在泵浦光的作用下產(chǎn)生受激輻射，在第一諧振腔內(nèi)振蕩，從所述輸出鏡7輸出2微米的激光。摻銩光纖1的一端為斜面，可抑制端面的菲涅耳反射，有利于提高輸出激光的質(zhì)量。本實(shí)施例的裝置中，還包括設(shè)置于第一諧振腔內(nèi)的聲光調(diào)制器8和準(zhǔn)直鏡9，所述聲光調(diào)制器8用于調(diào)制諧振腔的損耗，所述準(zhǔn)直鏡9用于激光的準(zhǔn)直。準(zhǔn)直鏡9和聲光調(diào)制器8準(zhǔn)直和調(diào)制的結(jié)果，是為了獲得調(diào)制后的激光脈沖。第二諧振腔包括第一光柵10和第二光柵11，所述第一光柵10對(duì)2微米激光高透過率，對(duì)2. 7微米激光高反射率；第二光柵11對(duì)2微米激光高反射率，對(duì)2. 7微米激光較高透過率。第一光柵10和第二光柵11由摻磷光纖的兩端分別刻寫。第一光柵10和第二光柵11也可以采用同等功能的二色鏡替換。摻磷光纖2位于第二諧振腔之內(nèi)，摻磷光纖2在2微米激光作用下所引起的受激拉曼散射光在第二諧振腔內(nèi)振蕩，從第二光柵11輸出2. 7微米的激光。如圖1所示的單端泵浦的2. 7微米光纖激光器的裝置包括腔鏡6，其工作時(shí)泵浦源 5產(chǎn)生的泵浦光經(jīng)第一耦合系統(tǒng)，穿透腔鏡6進(jìn)入摻銩光纖，銩離子產(chǎn)生受激輻射。由于腔鏡6對(duì)泵浦光高透過率，對(duì)2微米激光高反射率，輸出鏡7對(duì)泵浦光高反射率，對(duì)2微米激光較高透過率，所以受激輻射光子會(huì)被腔鏡6反射，被輸出鏡7部分反射，因此受激輻射光子在摻銩光纖1中振蕩運(yùn)動(dòng)而不斷得到放大，產(chǎn)生更多的2微米的光子，并且從輸出鏡7輸出方向性、相位和頻率都較為一致的波長為2微米的激光。激光在第一諧振腔內(nèi)振蕩時(shí)，還要經(jīng)過準(zhǔn)直鏡9的準(zhǔn)直，被聲光調(diào)制器8調(diào)制諧振腔損耗。上述2微米的激光經(jīng)第二耦合系統(tǒng)進(jìn)入摻磷光纖2，摻磷光纖2的兩端直接分別刻寫兩個(gè)光柵，這兩個(gè)光柵構(gòu)成第二諧振腔。第一光柵10對(duì)2微米激光高透過率，對(duì)2. 7微米激光高反射率，第二光柵11對(duì)2 微米激光高反射率，對(duì)2. 7微米激光較高透過率。摻磷光纖在2微米激光作用下引起的受激拉曼散射光在第二諧振腔內(nèi)多次振蕩， 從第二光柵11輸出方向性、相位和頻率都較為一致的波長為2. 7微米的激光。實(shí)施例二 雙端泵浦的2. 7微米的光纖激光器的實(shí)現(xiàn)裝置如圖2所示，包括泵浦源5，泵浦源 51，耦合系統(tǒng)3，耦合系統(tǒng)31，以及第一諧振腔、第二諧振腔。雙端泵浦的2. 7微米的光纖激光器的實(shí)現(xiàn)裝置的第一諧振腔包括輸出鏡7、腔鏡 6、腔鏡61。 如圖2所示，腔鏡61也為二色鏡，在泵浦光斜入射時(shí)對(duì)泵浦光高透過率，對(duì)2微米激光高反射率。由泵浦源5產(chǎn)生的泵浦光經(jīng)耦合系統(tǒng)3、通過腔鏡6進(jìn)入摻銩光纖1 ；泵浦源51產(chǎn)生的泵浦光經(jīng)耦合系統(tǒng)31、通過腔鏡61進(jìn)入摻銩光纖。銩離子產(chǎn)生的受激輻射在第一諧振腔里，通過腔鏡6、61的反射和輸出鏡7的部分反射，在第一諧振腔內(nèi)振蕩，從輸出鏡7輸出方向性、相位和頻率都較為一致的波長為2微米的激光；聲光調(diào)制器8用于調(diào)制諧振腔損耗。2微米的激光通過摻磷光纖2，引起的受激拉曼散射光在第二諧振腔振蕩，最后輸出方向性、相位和頻率都較為一致的波長為2. 7微米的激光。采用雙端泵浦，可以提高輸出功率。實(shí)施例三一種2. 7微米光纖激光器的實(shí)現(xiàn)方法，包含以下步驟泵浦源輸出的泵浦光經(jīng)第一耦合系統(tǒng)耦合進(jìn)入摻銩光纖(或摻銩晶體)，銩離子產(chǎn)生的受激輻射在第一諧振腔內(nèi)振蕩，輸出2微米激光；2微米激光經(jīng)第二耦合系統(tǒng)耦合進(jìn)入摻磷光纖，引起的受激拉曼散射光在第二諧振腔內(nèi)振蕩，輸出2. 7微米激光。本實(shí)用新型的一種2. 7微米光纖激光器的實(shí)現(xiàn)裝置，包括第一工作物質(zhì)、第二工作物質(zhì)、第一諧振腔、第二諧振腔、第一耦合系統(tǒng)、第二耦合系統(tǒng)和至少一個(gè)泵浦源。其中， 泵浦源為激光二極管或其它泵浦源，第一工作物質(zhì)為摻銩物質(zhì)，第二工作物質(zhì)為摻磷光纖； 激光二極管輸出的泵浦光經(jīng)第一耦合系統(tǒng)耦合進(jìn)入摻銩光纖，銩離子產(chǎn)生的受激輻射在第一諧振腔內(nèi)振蕩，輸出2微米激光；2微米激光經(jīng)第二耦合系統(tǒng)耦合進(jìn)入摻磷光纖，引起的受激拉曼散射光在第二諧振腔內(nèi)振蕩，輸出2. 7微米激光。由于摻銩的工作物質(zhì)具有優(yōu)良的特性，摻磷光纖具有較大的非線性拉曼頻移，兩者相結(jié)合的光纖激光器的實(shí)現(xiàn)裝置，可獲得2. 7微米的激光；同時(shí)結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠穩(wěn)定、效率高，并且由于摻銩工作物質(zhì)和摻磷光纖成本低，使得光纖激光器的實(shí)現(xiàn)裝置的成本也較低。此外，本實(shí)用新型還提供了雙端泵浦的2. 7微米的光纖激光器的實(shí)現(xiàn)裝置，可提高輸出功率。 以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種2. 7微米光纖激光器的實(shí)現(xiàn)裝置，其特征在于，包括第一工作物質(zhì)(1)、第二工作物質(zhì)O)、第一諧振腔、第二諧振腔、第一耦合系統(tǒng)(3)、第二耦合系統(tǒng)(4)和至少一個(gè)泵浦源(5)；其中，所述泵浦源( 為激光二極管或其它泵浦源，所述第一工作物質(zhì)(1)為摻銩物質(zhì)，所述第二工作物質(zhì)(2)為摻磷光纖；所述激光二極管輸出的泵浦光經(jīng)第一耦合系統(tǒng)耦合進(jìn)入摻銩物質(zhì)，銩離子產(chǎn)生的受激輻射在第一諧振腔內(nèi)振蕩，輸出2微米激光；所述2微米激光經(jīng)第二耦合系統(tǒng)耦合進(jìn)入摻磷光纖，由于受激拉曼效應(yīng)，輸出2. 7微米激光。
2.如權(quán)利要求1所述的2.7微米光纖激光器的實(shí)現(xiàn)裝置，其特征在于，所述摻銩物質(zhì)為摻銩光纖或摻銩晶體。
3.如權(quán)利要求2所述的2.7微米光纖激光器的實(shí)現(xiàn)裝置，其特征在于，所述泵浦光為 790納米波段的激光，或1210納米波段的激光，或1630納米波段的激光。
4.如權(quán)利要求3所述的2.7微米光纖激光器的實(shí)現(xiàn)裝置，其特征在于，所述第一諧振腔包括至少一個(gè)腔鏡(6)以及輸出鏡(7)；所述腔鏡(6)為二色鏡，對(duì)泵浦光高透過率，對(duì)2 微米激光高反射率；所述輸出鏡(7)為二色鏡，對(duì)泵浦光高反射率，對(duì)2微米激光較高透過率。
5.如權(quán)利要求4所述的2.7微米光纖激光器的實(shí)現(xiàn)裝置，其特征在于，所述摻銩光纖位于第一諧振腔之內(nèi)，其一端緊貼所述腔境，另一端為斜面；摻銩光纖在泵浦光的作用下產(chǎn)生受激輻射，在第一諧振腔內(nèi)振蕩，從所述輸出鏡輸出2微米的激光。
6.如權(quán)利要求5所述的2.7微米光纖激光器的實(shí)現(xiàn)裝置，其特征在于，還包括設(shè)置于第一諧振腔內(nèi)的聲光調(diào)制器(8)和準(zhǔn)直鏡(9)，所述聲光調(diào)制器(8)用于調(diào)制諧振腔的損耗， 所述準(zhǔn)直鏡⑶)用于激光的準(zhǔn)直。
7.如權(quán)利要求6所述的2.7微米光纖激光器的實(shí)現(xiàn)裝置，其特征在于，所述第二諧振腔包括第一光柵(10)和第二光柵(11)；所述第一光柵(10)對(duì)2微米激光高透過率，對(duì)2. 7 微米激光高反射率；所述第二光柵(11)對(duì)2微米激光高反射率，對(duì)2. 7微米激光較高透過率。
8.如權(quán)利要求7所述的2.7微米光纖激光器的實(shí)現(xiàn)裝置，其特征在于，所述第一光柵 (10)和第二光柵(11)由摻磷光纖的兩端分別刻寫。
9.如權(quán)利要求8所述的2.7微米光纖激光器的實(shí)現(xiàn)裝置，其特征在于，所述摻磷光纖位于第二諧振腔之內(nèi)；摻磷光纖在2微米激光作用下所引起的受激拉曼散射光，在第二諧振腔內(nèi)振蕩，從第二光柵輸出2. 7微米的激光。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種2.7微米光纖激光器的裝置，包括第一工作物質(zhì)、第二工作物質(zhì)、第一諧振腔、第二諧振腔、第一耦合系統(tǒng)、第二耦合系統(tǒng)和至少一個(gè)泵浦源。其中，泵浦源為激光二極管或其它泵浦源，第一工作物質(zhì)為摻銩物質(zhì)，第二工作物質(zhì)為摻磷光纖；激光二極管輸出的泵浦光經(jīng)第一耦合系統(tǒng)耦合進(jìn)入摻銩光纖，銩離子產(chǎn)生的受激輻射在第一諧振腔內(nèi)振蕩，輸出2微米激光；2微米激光經(jīng)第二耦合系統(tǒng)耦合進(jìn)入摻磷光纖，引起的受激拉曼散射光在第二諧振腔內(nèi)振蕩，輸出2.7微米激光。本實(shí)用新型能產(chǎn)生2.7微米的激光。
文檔編號(hào)H01S3/23GK202068086SQ20112010599
公開日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2011年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月12日
發(fā)明者杜戈果, 秦斌, 胡輝, 趙俊清 申請(qǐng)人:深圳大學(xué)