專利名稱：中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜光纖激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及激光光電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜光纖激光器。
背景技術(shù)：
通常把太陽(yáng)光透過(guò)大氣層時(shí)透過(guò)率較高的光譜段稱為大氣窗口。大氣窗口的光譜段主要有:微波波段(30(TlGHZ/0.8^2.5cm)，中遠(yuǎn)紅外波段(8 14μπι)，中紅外波段(3.5 5.5 μ m)，近紫外、可見(jiàn)光和近紅外波段(0.3 1.3 μ m，1.5 1.8 μ m)。目前利用固體激光器、半導(dǎo)體激光器、氣體激光器等類型可以很容易實(shí)現(xiàn)于可見(jiàn)光和近紅外波段(0.3^1.3 μ m, 1.5^1.8 μ m)的激光輸出，可以應(yīng)用于國(guó)防、工業(yè)、醫(yī)療等眾多領(lǐng)域。位于大氣窗口波長(zhǎng)3-5 μ m的中紅外波段和8-1 4μπι的遠(yuǎn)紅外的大氣窗口波長(zhǎng)的激光可用于紅外追蹤、干擾、搜索靶標(biāo)導(dǎo)航以及光學(xué)遙感探測(cè)，對(duì)國(guó)家安全具有至關(guān)重要的意義。由于窄帶隙半導(dǎo)體材料的匱乏等原因，目前在中紅外波長(zhǎng)高效率發(fā)射光源和激光器嚴(yán)重短缺。目前利用光學(xué)參量振蕩法，差頻振蕩，量子級(jí)聯(lián)激光器以及氣體激光器能夠?qū)崿F(xiàn)小功率的3飛μ m激光輸出，而目前實(shí)現(xiàn)中遠(yuǎn)紅外波段(8 14 μ m)大氣窗口激光的方法鮮有報(bào)導(dǎo)，較為成熟且能廣泛應(yīng)用的只有單一波長(zhǎng)(10.6μπι)的CO2氣體激光器。眾所周知，氣體激光器的缺點(diǎn)是電光轉(zhuǎn)換效率低，體積龐大，使用不方便，且CO2氣體激光器需要使用高壓電激勵(lì)，從而限制了其應(yīng)用。因此，當(dāng)下需要迫切解決的一個(gè)問(wèn)題就是:如何能夠提出一種有效的產(chǎn)生中遠(yuǎn)紅外波段(8 14μπι)的激光源，避免 使用氣體激光器，實(shí)現(xiàn)中遠(yuǎn)紅外波段(8 14 μ m)激光輸出。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜光纖激光器，用以解決目前中遠(yuǎn)紅外激光光源短缺的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜激光輸出。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜光纖激光器，包括脈沖光纖激光器、石英光子晶體光纖、無(wú)源中紅外硫系玻璃光纖、無(wú)源中遠(yuǎn)紅外硫系玻璃光纖、濾波器、激勵(lì)源和摻雜稀土離子的硫系玻璃光纖，所述激勵(lì)源用于激勵(lì)摻雜稀土離子的硫系玻璃光纖，其中，脈沖光纖激光器發(fā)出的脈沖激光，通過(guò)石英光子晶體光纖產(chǎn)生波長(zhǎng)范圍為100(T2300nm的超連續(xù)譜激光，所述超連續(xù)譜激光激勵(lì)無(wú)源中紅外硫系玻璃光纖，產(chǎn)生波長(zhǎng)為200(T5500nm的中紅外超連續(xù)譜激光，經(jīng)過(guò)濾波器將波長(zhǎng)小于4500nm的超連續(xù)譜激光過(guò)濾掉，剩余波長(zhǎng)為450(T5500nm的超連續(xù)譜激光，所述中紅外超連續(xù)譜激光作為種子源激光，經(jīng)過(guò)激勵(lì)源激勵(lì)摻雜稀土離子的硫系玻璃光纖放大，波長(zhǎng)為450(T5500nm內(nèi)的某一中紅外激光功率得到放大，放大后的中紅外激光激勵(lì)一段無(wú)源中遠(yuǎn)紅外硫系玻璃光纖，產(chǎn)生波長(zhǎng)為5 14μπι的中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜激光。進(jìn)一步地，所述的中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜光纖激光器，還包括放大級(jí)，脈沖光纖激光器發(fā)出的脈沖激光進(jìn)入放大級(jí)后再通過(guò)石英光子晶體光纖產(chǎn)生波長(zhǎng)范圍為100(T2300nm的超連續(xù)譜激光。進(jìn)一步地，所述脈沖光纖激光器根據(jù)輸出的超連續(xù)譜的波長(zhǎng)和功率的要求，選擇不同腔型結(jié)構(gòu)的脈沖光纖激光器，其腔型結(jié)構(gòu)包括F-P腔、環(huán)形腔以及8字鎖模環(huán)形腔。進(jìn)一步地，所述放大級(jí)根據(jù)需要輸出的超連續(xù)譜的波長(zhǎng)和功率，選擇一級(jí)或多級(jí)放大結(jié)構(gòu)，所采用的增益光纖包括摻鉺的雙包層光纖、鉺鐿共摻雙包層光纖和摻鐿的雙包層光纖。進(jìn)一步地，所述放大級(jí)根據(jù)自身所采用的增益光纖的材料確定自身所采用的半導(dǎo)體激光器激勵(lì)源的波長(zhǎng)。進(jìn)一步地，所述石英光子晶體光纖和無(wú)源中紅外硫系玻璃光纖的連接方式為直接機(jī)械對(duì)接、直接熔接或者透鏡聚焦空間耦合方式。進(jìn)一步地，當(dāng)所述無(wú)源中紅外硫系玻璃光纖的材料色散的零色散波長(zhǎng)接近2300nm時(shí)，考慮節(jié)約成本，所述無(wú)源中紅外硫系玻璃光纖優(yōu)選采用普通單包層光纖結(jié)構(gòu)，當(dāng)所述無(wú)源中紅外硫系玻璃光纖的材料色散的零色散波長(zhǎng)遠(yuǎn)大于或遠(yuǎn)小于2300nm時(shí)，為獲得平坦度較好的波長(zhǎng)為200(T5500nm中紅外超連續(xù)譜激光，所述無(wú)源中紅外硫系玻璃光纖優(yōu)選采用設(shè)置有錐區(qū)長(zhǎng)度和錐區(qū)芯徑的錐形結(jié)構(gòu)或者為帶有空氣孔的光子晶體光纖結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步地，所述的中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜光纖激光器，還包括聚焦透鏡，所述聚焦透鏡將超連續(xù)譜激光進(jìn)行聚焦耦合到硫系玻璃光纖產(chǎn)生波長(zhǎng)為200(T5500nm的中紅外超連續(xù)譜激光輸出，所述聚焦透鏡鍍對(duì)100(T2300nm波長(zhǎng)激光的增透膜。進(jìn)一步地，所述光纖放大器的摻雜稀土離子的硫系玻璃光纖，其摻雜離子包括鏑離子、鐠離子、鉺離子和/或欽離子能級(jí)躍遷可以產(chǎn)生中心波長(zhǎng)在4500nnT5500nm范圍中紅外激光的稀土離子。進(jìn)一步地，所述激勵(lì)源包括半導(dǎo)體激光器、以及光纖激光器和摻鈦藍(lán)寶石激光器。進(jìn)一步地，當(dāng)所述無(wú)源中遠(yuǎn)紅外硫系玻璃光纖的材料色散的零色散波長(zhǎng)接近摻雜稀土離子的能級(jí)躍遷產(chǎn)生的中紅外激光中心波長(zhǎng)時(shí)，考慮節(jié)約成本，所述無(wú)源中遠(yuǎn)紅外硫系玻璃光纖優(yōu)選采用普通單包層光纖結(jié)構(gòu)，當(dāng)所述無(wú)源中遠(yuǎn)紅外硫系玻璃光纖的材料色散的零色散波長(zhǎng)遠(yuǎn)大于或遠(yuǎn)小于摻雜稀土離子的能級(jí)躍遷產(chǎn)生的中紅外激光中心波長(zhǎng)時(shí)，為獲得平坦度較好的波長(zhǎng)為5 14 μ m中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜激光，所述無(wú)源中遠(yuǎn)紅外硫系玻璃光纖優(yōu)選采用設(shè)置有錐區(qū)長(zhǎng)度和錐區(qū)芯徑的錐形結(jié)構(gòu)或者為帶有空氣孔的光子晶體光纖結(jié)構(gòu)。綜上，本實(shí)用新型所述的方案中使用超連續(xù)激光光源級(jí)聯(lián)激勵(lì)硫系玻璃光纖產(chǎn)生中紅外超連續(xù)激光，提出了一種中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜光纖激光器，通過(guò)多級(jí)級(jí)聯(lián)激勵(lì)以及加入光纖放大器可以輸出高功率，對(duì)于一級(jí)激勵(lì)源，采用普通的摻鐿、摻鉺或者鉺鐿共摻光纖作為第一個(gè)激勵(lì)源放大器的增益光纖能夠?qū)崿F(xiàn)低成本高功率激光輸出；利用產(chǎn)生中紅外超連續(xù)譜激光再次作為激勵(lì)源產(chǎn)生更長(zhǎng)波長(zhǎng)的激光；對(duì)于二級(jí)激勵(lì)源，加入激勵(lì)源激勵(lì)的摻雜稀土離子的硫系玻璃光纖可以對(duì)450(T5500nm的范圍內(nèi)的某一波長(zhǎng)的激光進(jìn)行放大，激勵(lì)源可以有多重選擇:光纖激光器、摻鈦藍(lán)寶石激光器激勵(lì)硫系玻璃，更為可取的是采用商用的半導(dǎo)體激光器，由此能夠?qū)崿F(xiàn)更高功率的中遠(yuǎn)紅外激光輸出。同時(shí)對(duì)于一級(jí)激勵(lì):采用三種耦合方式實(shí)現(xiàn)石英光子晶體光纖和無(wú)源中紅外硫系玻璃光纖的稱合:石英光子晶體光纖和無(wú)源中紅外硫系玻璃光纖若米用直接機(jī)械對(duì)接I禹合方式，可以減小熔接難度，工藝非常簡(jiǎn)單，石英光子晶體光纖和無(wú)源中紅外硫系玻璃光纖若采用熔接方式可以實(shí)現(xiàn)全光纖結(jié)構(gòu)，使用方便靈活，若在石英光子晶體光纖和無(wú)源中紅外硫系玻璃光纖之間熔接一段熔點(diǎn)匹配光纖可以一定程度上減小熔接損耗和提高耦合效率，石英光子晶體光纖和無(wú)源中紅外硫系玻璃光纖若采用透鏡空間耦合方式，可以實(shí)現(xiàn)高耦合效率的中紅外超連續(xù)譜激光輸出。對(duì)于二級(jí)激勵(lì):建議摻雜稀土離子的硫系玻璃光纖和無(wú)源中遠(yuǎn)紅外硫系玻璃光纖采用直接熔接方式或直接機(jī)械對(duì)接進(jìn)行連接。

圖1是本實(shí)用新型的實(shí)施例1的一種中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜光纖激光器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型的實(shí)施例2的一種中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜光纖激光器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
中所述的設(shè)置有錐區(qū)長(zhǎng)度和錐區(qū)芯徑的錐形結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
中所述的設(shè)置有空氣孔的光子晶體光纖結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
由于硫系玻璃材料具有高折射率、高非線性特性，并具有較長(zhǎng)的透紅外截止波長(zhǎng)，對(duì)于一般硫系玻璃材料大于12 μ m,某些三兀硫系玻璃材料可以大于14 μ m;同時(shí)硫系玻璃材料還具有較低的聲子能量，摻雜其中的稀土離子可以產(chǎn)生石英玻璃光纖中不能實(shí)現(xiàn)的中紅外能級(jí)躍遷。因此本實(shí)用新型實(shí)施例將中紅外和中遠(yuǎn)紅外硫系玻璃光纖以及摻雜稀土離子的硫系玻璃光纖用于中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜光纖激光器中，以實(shí)現(xiàn)更高功率及更長(zhǎng)波長(zhǎng)的激光輸出。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。實(shí)施例1:如圖1所示，一種中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜光纖激光器的示意圖，具體包括脈沖光纖激光器1、石英光子晶體光纖3、無(wú)源中紅外硫系玻璃光纖4、濾波器5、激勵(lì)源6、摻雜稀土離子的硫系玻璃光纖7和無(wú)源中遠(yuǎn)紅外硫系玻璃光纖8。其中，激勵(lì)源6在實(shí)際應(yīng)用中可以用光纖激光器、摻鈦藍(lán)寶石激光器以及半導(dǎo)體激光器，對(duì)于實(shí)現(xiàn)效果而言，目前可以采用光纖激光器和摻鈦藍(lán)寶石激光器，但是長(zhǎng)遠(yuǎn)看用半導(dǎo)體激光器更為理想。本實(shí)施例中，脈沖光纖激光器I發(fā)出的一定重復(fù)頻率、波長(zhǎng)、脈寬的激光，經(jīng)過(guò)石英光子晶體光纖3，產(chǎn)生波長(zhǎng)范圍在近紅外附近的超連續(xù)譜激光輸出，超連續(xù)譜激光經(jīng)過(guò)無(wú)源中紅外硫系玻璃光纖4產(chǎn)生波長(zhǎng)更長(zhǎng)的中紅外超連續(xù)譜激光輸出，中紅外超連續(xù)譜激光經(jīng)過(guò)濾波器5將波長(zhǎng)小于4500nm的超連續(xù)譜激光過(guò)濾掉，剩余波長(zhǎng)為450(T5500nm的超連續(xù)譜激光，此中紅外超連續(xù)譜激光作為種子源激光，經(jīng)過(guò)激勵(lì)源6激勵(lì)摻雜稀土離子的硫系玻璃光纖7放大，放大后的中紅外激光作為激勵(lì)源，激勵(lì)一段無(wú)源中遠(yuǎn)紅外硫系玻璃光纖8，產(chǎn)生波長(zhǎng)為5 14μπι的中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜激光。[0028]本實(shí)施例中，石英光子晶體光纖3與無(wú)源中紅外硫系玻璃光纖4可以采用直接機(jī)械對(duì)接或者直接熔接的連接方式。更為具體的，對(duì)于直接熔接這種連接方式，可以在石英光子晶體光纖3與無(wú)源中紅外硫系玻璃光纖4之間熔接一段熔點(diǎn)匹配光纖，以減小熔點(diǎn)損耗和提高耦合效率。優(yōu)選地，當(dāng)無(wú)源中紅外硫系玻璃光纖4的材料色散的零色散波長(zhǎng)接近2300nm時(shí)，考慮節(jié)約成本，無(wú)源中紅外硫系玻璃光纖4為普通單包層光纖結(jié)構(gòu)，當(dāng)無(wú)源中紅外硫系玻璃光纖4的材料色散的零色散波長(zhǎng)遠(yuǎn)大于或遠(yuǎn)小于2300nm時(shí)，為獲得平坦度較好的波長(zhǎng)為200(T5500nm中紅外超連續(xù)譜激光，無(wú)源中紅外硫系玻璃光纖4的結(jié)構(gòu)為如圖3所示的設(shè)置有錐區(qū)長(zhǎng)度和錐區(qū)芯徑的錐形結(jié)構(gòu)或者為如圖4所示的帶有空氣孔的光子晶體光纖結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，當(dāng)無(wú)源中遠(yuǎn)紅外硫系玻璃光纖8的材料色散的零色散波長(zhǎng)接近摻雜稀土離子的能級(jí)躍遷產(chǎn)生的中紅外激光中心波長(zhǎng)時(shí)，考慮節(jié)約成本，無(wú)源中遠(yuǎn)紅外硫系玻璃光纖8優(yōu)選采用普通單包層光纖結(jié)構(gòu)，當(dāng)無(wú)源中遠(yuǎn)紅外硫系玻璃光纖8的材料色散的零色散波長(zhǎng)遠(yuǎn)大于或遠(yuǎn)小于摻雜稀土離子的能級(jí)躍遷產(chǎn)生的中紅外激光中心波長(zhǎng)時(shí)，為獲得平坦度較好的波長(zhǎng)為5 14 μ m中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜激光，無(wú)源中遠(yuǎn)紅外硫系玻璃光纖8的結(jié)構(gòu)為如圖3所示的設(shè)置有錐區(qū)長(zhǎng)度和錐區(qū)芯徑的錐形結(jié)構(gòu)或者為如圖4所示的設(shè)置有空氣孔的光子晶體光纖結(jié)構(gòu)。更為具體的，石英光子晶體光纖3產(chǎn)生的超連續(xù)譜激光的波長(zhǎng)范圍為100(T2300nm，中紅外超連續(xù)譜的波長(zhǎng)為200(T5500nm，中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜的波長(zhǎng)為5 14 μ m ;無(wú)源中紅外硫系玻璃光纖的透光截止波長(zhǎng)為大于等于8 μ m,無(wú)源中遠(yuǎn)紅外硫系玻璃光纖的透光截止波長(zhǎng)為大于等于14 μ m。進(jìn)一步說(shuō)明的，脈沖光纖激光器發(fā)出的脈沖激光，通過(guò)石英光子晶體光纖產(chǎn)生波長(zhǎng)范圍為100(T2300nm的超連續(xù)譜激光，所述超連續(xù)譜激光作為激勵(lì)源，激勵(lì)無(wú)源中紅外硫系玻璃光纖，產(chǎn)生波長(zhǎng)為200(T5500nm的中紅外超連續(xù)譜激光，經(jīng)過(guò)濾波器將波長(zhǎng)小于4500nm的超連續(xù)譜激光過(guò)濾掉，剩余波長(zhǎng)為450(T5500nm的超連續(xù)譜激光，所述中紅外超連續(xù)譜激光作為種子源激光，經(jīng)過(guò)摻雜稀土離子的硫系玻璃光纖放大，波長(zhǎng)為450(T5500nm范圍內(nèi)的預(yù)定波長(zhǎng)的中紅外激光功率得到放大，放大后的中紅外激光作為激勵(lì)源，激勵(lì)一段無(wú)源中遠(yuǎn)紅外硫系玻璃光纖，產(chǎn)生波長(zhǎng)為5 14μ m的中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜激光。所述的中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜光纖激光器，還包括放大級(jí)2，脈沖光纖激光器發(fā)出的脈沖激光進(jìn)入放大級(jí)2后再通過(guò)石英光子晶體光纖產(chǎn)生波長(zhǎng)范圍為100(T2300nm的超連續(xù)譜激光。所述脈沖光纖激光器根據(jù)輸出的超連續(xù)譜的波長(zhǎng)和功率的要求，選擇不同腔型結(jié)構(gòu)的脈沖光纖激光器，其腔型結(jié)構(gòu)包括F-P腔、環(huán)形腔以及8字鎖模環(huán)形腔。所述放大級(jí)2根據(jù)需要輸出的超連續(xù)譜的波長(zhǎng)和功率，選擇一級(jí)或多級(jí)放大結(jié)構(gòu)，所采用的增益光纖包括摻鉺的雙包層光纖、鉺鐿共摻雙包層光纖和摻鐿的雙包層光纖。所述放大級(jí)根據(jù)自身所采用的增益光纖的材料確定自身所采用的半導(dǎo)體激光器激勵(lì)源的波長(zhǎng)。其中，摻雜稀土離子的硫系玻璃光纖7和無(wú)源中遠(yuǎn)紅外硫系玻璃光纖8的連接方式為直接熔接或機(jī)械對(duì)接方式。其中，摻雜稀土離子的硫系玻璃光纖，其摻雜離子包括鏑離子、鐠離子、鉺離子、欽離子等能級(jí)躍遷可以產(chǎn)生中心波長(zhǎng)在450(T5500nm范圍的中紅外激光的稀土離子。且，光纖放大器的激勵(lì)源根據(jù)其摻雜稀土離子的不同具有不同的波長(zhǎng)。實(shí)施例2:如圖2所示，一種中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜光纖激光器包括脈沖光纖激光器1、放大級(jí)2、石英光子晶體光纖3、無(wú)源中紅外硫系玻璃光纖4、濾波器5、激勵(lì)源6、摻雜稀土離子的硫系玻璃光纖7和無(wú)源中遠(yuǎn)紅外硫系玻璃光纖8和聚焦透鏡9組成。本實(shí)施例中，脈沖光纖激光器I發(fā)出的一定重復(fù)頻率、波長(zhǎng)、脈寬的激光經(jīng)過(guò)放大級(jí)2功率得到放大，功率經(jīng)過(guò)放大之后的激光經(jīng)過(guò)石英光子晶體光纖3，產(chǎn)生波長(zhǎng)范圍為100(T2300nm的超連續(xù)譜輸出，超連續(xù)譜激光經(jīng)過(guò)聚焦透鏡9進(jìn)行聚焦耦合到無(wú)源中紅外硫系玻璃光纖4產(chǎn)生波長(zhǎng)為200(T5500nm的中紅外超連續(xù)譜激光輸出，中紅外超連續(xù)譜激光經(jīng)過(guò)濾波器5將波長(zhǎng)小于4500nm的超連續(xù)譜激光過(guò)濾掉，剩余波長(zhǎng)為450(T5500nm的超連續(xù)譜激光，此中紅外超連續(xù)譜激光作為種子源激光，經(jīng)過(guò)激勵(lì)源6激勵(lì)摻雜稀土離子的硫系補(bǔ)充說(shuō)明的，附圖中，1、脈沖光纖激光器，2、放大級(jí)，3、石英光子晶體光纖，4、無(wú)源中紅外硫系玻璃光纖，5、濾波器，6、激勵(lì)源，7、摻雜稀土離子的硫系玻璃光纖，8、無(wú)源中遠(yuǎn)紅外硫系玻璃光纖，9、聚焦透鏡。本方案中，脈沖光纖激光器I根據(jù)輸出的超連續(xù)譜的波長(zhǎng)和功率的要求，選擇不同腔型結(jié)構(gòu)的脈沖光纖激光器，其腔型結(jié)構(gòu)包括F-P腔、環(huán)形腔以及8字鎖模環(huán)形腔。同時(shí)，放大級(jí)2根據(jù)需要輸出的超連續(xù)譜的波長(zhǎng)和功率，選擇一級(jí)或多級(jí)放大結(jié)構(gòu)，所采用的增益光纖包括摻鉺的雙包層光纖、鉺鐿共摻雙包層光纖和摻鐿的雙包層光纖。具體的，放大級(jí)2根據(jù)自身所采用的增益光纖不同，放大級(jí)2根據(jù)自身所采用的半導(dǎo)體激光器激勵(lì)源波長(zhǎng)也不同。其中，石英光子晶體光纖3和無(wú)源中紅外硫系玻璃光纖4的連接方式為透鏡聚焦空間耦合方式。更為具體的，所述無(wú)源中紅外硫系玻璃光纖4為普通單包層光纖或者為如圖3所示的設(shè)置有錐區(qū)長(zhǎng)度和錐區(qū)芯徑的錐形結(jié)構(gòu)或者為如圖4所示的設(shè)置有空氣孔的光子晶體光纖結(jié)構(gòu)。其中，摻雜稀土離子的硫系玻璃光纖7和無(wú)源中遠(yuǎn)紅外硫系玻璃光纖8的連接方式為直接熔接或機(jī)械對(duì)接方式。更為具體的，所述無(wú)源中遠(yuǎn)紅外硫系玻璃光纖8為普通單包層光纖或者為如圖3所示的設(shè)置有錐區(qū)長(zhǎng)度和錐區(qū)芯徑的錐形結(jié)構(gòu)或者為如圖4所示的設(shè)置有空氣孔的光子晶體光纖結(jié)構(gòu)。同時(shí)，聚焦透鏡9可以鍍對(duì)100(T2300nm波長(zhǎng)激光的增透膜以提高耦合效率。目前利用MOPA結(jié)構(gòu)光纖激光器(脈沖光纖激光器I和放大級(jí)2)和石英光子晶體光纖能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生高功率(幾十瓦到幾百瓦)的近紅外波段超連續(xù)譜激光，本實(shí)用新型提供的超連續(xù)譜光源激勵(lì)的中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜光纖激光器，利用此高功率近紅外波段超連續(xù)譜激光作為激勵(lì)源激勵(lì)中紅外硫系玻璃光纖可以實(shí)現(xiàn)高功率的中紅外波段的超連續(xù)譜激光，利用級(jí)聯(lián)激勵(lì)的思想，再利用此中紅外波段的超連續(xù)譜激光作為激勵(lì)源激勵(lì)中遠(yuǎn)紅外硫系玻璃光纖，產(chǎn)生波長(zhǎng)更長(zhǎng)的中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜激光，在此基礎(chǔ)上，利用激勵(lì)源激勵(lì)的摻雜稀土離子的硫系玻璃光纖對(duì)中紅外超連續(xù)譜激光的某一中心波長(zhǎng)的激光進(jìn)行功率放大，以實(shí)現(xiàn)高功率中遠(yuǎn)紅外激光輸出。此外，本實(shí)用新型提供的光路中采用了聚焦透鏡的中紅外超連續(xù)譜光纖激光器的耦合效率遠(yuǎn)高于現(xiàn)有的全光纖中紅外超連續(xù)譜光纖激光器的耦合效率，具有很大的實(shí)用性。[0048]以上對(duì)本實(shí)用新型所提供的超連續(xù)譜光源激勵(lì)的中紅外超連續(xù)譜光纖激光器進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本實(shí)用新型的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本實(shí)用新型的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本實(shí)用新型的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說(shuō)明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。
權(quán)利要求1.一種中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜光纖激光器，其特征在于，包括脈沖光纖激光器、石英光子晶體光纖、無(wú)源中紅外硫系玻璃光纖、無(wú)源中遠(yuǎn)紅外硫系玻璃光纖、濾波器、激勵(lì)源和硫系玻璃光纖，所述激勵(lì)源用于激勵(lì)硫系玻璃光纖，其中，脈沖光纖激光器發(fā)出的脈沖激光，通過(guò)石英光子晶體光纖產(chǎn)生波長(zhǎng)范圍為1000 2300nm的超連續(xù)譜激光，所述超連續(xù)譜激光激勵(lì)無(wú)源中紅外硫系玻璃光纖，產(chǎn)生波長(zhǎng)為2000 5500nm的中紅外超連續(xù)譜激光，經(jīng)過(guò)濾波器將波長(zhǎng)小于4500nm的超連續(xù)譜激光過(guò)濾掉，剩余波長(zhǎng)為4500 5500nm的超連續(xù)譜激光，所述中紅外超連續(xù)譜激光作為種子源激光，經(jīng)過(guò)激勵(lì)源激勵(lì)硫系玻璃光纖放大，波長(zhǎng)為4500 5500nm內(nèi)的具有某一中心波長(zhǎng)的中紅外激光功率得到放大，放大后的中紅外激光激勵(lì)一段無(wú)源中遠(yuǎn)紅外硫系玻璃光纖，產(chǎn)生波長(zhǎng)為5 14 μ m的中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜激光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜光纖激光器，其特征在于，還包括放大級(jí)，脈沖光纖激光器發(fā)出的脈沖激光進(jìn)入放大級(jí)后再通過(guò)石英光子晶體光纖產(chǎn)生波長(zhǎng)范圍為1000 2300nm的超連續(xù)譜激光。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜光纖激光器，其特征在于，所述脈沖光纖激光器根據(jù)輸出的超連續(xù)譜的波長(zhǎng)和功率的要求，選擇不同腔型結(jié)構(gòu)的脈沖光纖激光器，其腔型結(jié)構(gòu)包括F-P腔、環(huán)形腔以及8字鎖模環(huán)形腔。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜光纖激光器，其特征在于，所述放大級(jí)根據(jù)需要輸出的超連續(xù)譜的波長(zhǎng)和功率，選擇一級(jí)或多級(jí)放大結(jié)構(gòu)，且，放大級(jí)根據(jù)自身所采用的增益光纖的材料確定自身所采用的半導(dǎo)體激光器激勵(lì)源的波長(zhǎng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜光纖激光器，其特征在于，所述激勵(lì)源包括半導(dǎo)體激光器、以及光纖激光器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜光纖激光器，其特征在于，所述石英光子晶體光纖和無(wú)源中紅外硫系玻璃光纖的連接方式為直接機(jī)械對(duì)接、直接熔接或者透鏡聚焦空間稱合方式。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜光纖激光器，其特征在于，無(wú)源中紅外硫系玻璃光纖為單包層單模光纖或設(shè)置有錐區(qū)長(zhǎng)度和錐區(qū)芯徑的錐形結(jié)構(gòu)或者為帶有空氣孔的光子晶體光纖結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜光纖激光器，其特征在于，還包括聚焦透鏡，所述聚焦透鏡將超連續(xù)譜激光進(jìn)行聚焦耦合到硫系玻璃光纖產(chǎn)生波長(zhǎng)為2000 5500nm的中紅外超連續(xù)譜激光輸出，所述聚焦透鏡鍍對(duì)1000 2300nm波長(zhǎng)激光的增透膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜光纖激光器，其特征在于，無(wú)源中遠(yuǎn)紅外硫系玻璃光纖為單包層單模光纖或設(shè)置有錐區(qū)長(zhǎng)度和錐區(qū)芯徑的錐形結(jié)構(gòu)或者為帶有空氣孔的光子晶體光纖結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實(shí)用新型的中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜光纖激光器，涉及激光光電子領(lǐng)域，包括脈沖光纖激光器、石英光子晶體光纖、無(wú)源中紅外硫系玻璃光纖、無(wú)源中遠(yuǎn)紅外硫系玻璃光纖、濾波器、激勵(lì)源和摻雜稀土離子的硫系玻璃光纖，脈沖光纖激光器發(fā)出的脈沖激光，通過(guò)石英光子晶體光纖產(chǎn)生超連續(xù)譜激光激勵(lì)無(wú)源中紅外硫系玻璃光纖，產(chǎn)生中紅外超連續(xù)譜激光，經(jīng)過(guò)濾波器過(guò)濾，過(guò)濾后的中紅外超連續(xù)譜激光作為種子源激光，經(jīng)過(guò)摻雜稀土離子的硫系玻璃光纖放大，放大的中紅外激光激勵(lì)無(wú)源中遠(yuǎn)紅外硫系玻璃光纖，產(chǎn)生5~14μm波長(zhǎng)的中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜激光。本實(shí)用新型的中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜光纖激光器，解決中遠(yuǎn)紅外激光光源短缺問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜激光輸出。
文檔編號(hào)H01S3/23GK202957448SQ20122047061
公開(kāi)日2013年5月29日 申請(qǐng)日期2012年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月14日
發(fā)明者王智勇, 高靜, 葛廷武, 代京京 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)