一種光纖光柵作為輸出腔鏡的塊狀固體激光器的制造方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光電器件領(lǐng)域，具體涉及一種固體激光器。
【【背景技術(shù)】】
[0002]激光器自發(fā)明以來，以其良好干涉性、單色性、方向性等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的研究和應(yīng)用。塊狀固體激光器輸出腔鏡一般為平平、平凹或平凸鏡片。輸出的激光耦合進(jìn)入單模光纖后，由于耦合效率低，往往損耗>50%甚至更多的功率或能量。為了獲得低增益的激光輸出，需要在輸出腔鏡上設(shè)計(jì)并鍍制復(fù)雜的膜層來抑制高增益激光的運(yùn)轉(zhuǎn)。雖然光纖激光器可以直接光纖耦合輸出，但輸出譜線較寬;而為了獲得窄線寬激光輸出，需要在腔內(nèi)加入標(biāo)準(zhǔn)具、雙折射濾光片等選頻光學(xué)元件，有時(shí)還需要使用環(huán)形腔抑制空間燒孔效應(yīng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。光纖激光器為獲得低增益激光譜線需要低溫甚至使用液氮冷卻，系統(tǒng)復(fù)雜。光纖激光器為了獲得窄線寬、低增益激光輸出，一般采用種子源放大的方法，因此光纖耦合輸出、抑制高增益譜線、窄線寬輸出技術(shù)成為成為目前激光領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0003]為了解決塊狀固體激光器光纖耦合輸出、高增益譜線抑制、窄線寬輸出和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單無法兼得的問題，本發(fā)明提供一種采用光纖光柵作為輸出腔鏡的塊狀固體激光器。
[0004]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，構(gòu)造塊狀固體激光器，由從輸入端到輸出端依次設(shè)置的栗浦半導(dǎo)體激光器1、耦合光學(xué)系統(tǒng)2、塊狀固體工作物質(zhì)3、模式匹配透鏡4、光纖光柵5組成；
[0005]栗浦半導(dǎo)體激光器I發(fā)出的光經(jīng)耦合光學(xué)系統(tǒng)2聚焦到塊狀固體工作物質(zhì)3;
[0006]塊狀固體工作物質(zhì)3其左端面鍍制栗浦半導(dǎo)體激光器(I)發(fā)射波長高透而塊狀固體工作物質(zhì)(3)發(fā)射波長高反的介質(zhì)膜，構(gòu)成該塊狀固體激光器的全反鏡；
[0007]模式匹配透鏡4，用于實(shí)現(xiàn)塊狀固體工作物質(zhì)3和光纖光柵5之間的模式匹配；
[0008]光纖光柵5作為輸出腔鏡。
[0009]優(yōu)選的，所述光纖光柵5是單模單包層或單模雙包層光纖，光纖的纖芯上刻寫具有塊狀固體工作物質(zhì)3發(fā)射波長的布拉格光纖光柵。
[0010]優(yōu)選的，所述光纖光柵5的反射率根據(jù)塊狀固體工作物質(zhì)3發(fā)射波長選取在60%到98%之間，3dB反射帶寬小于0.2nm。
[0011]優(yōu)選的，所述光纖光柵5兩端為8度楔角。
[0012]優(yōu)選的，所述的栗浦半導(dǎo)體激光器I工作波長是660nm或793nm或808nm或880nm或980nm。
[0013]優(yōu)選的，所述耦合光學(xué)系統(tǒng)2可以是光纖或球面透鏡或非球面透鏡或棱鏡，實(shí)現(xiàn)栗浦光和激光腔模之間的匹配。
[0014]優(yōu)選的，所述塊狀固體工作物質(zhì)3是摻雜了稀土離子的晶體材料或玻璃材料。
[0015]優(yōu)選的，所述塊狀固體工作物質(zhì)3右端面鍍制塊狀固體工作物質(zhì)3發(fā)射波長的減反膜。
[0016]優(yōu)選的，所述模式匹配透鏡4兩端面鍍制塊狀固體工作物質(zhì)3發(fā)射波長的減反膜。
[0017]優(yōu)選的，所述模式匹配透鏡4是非球面透鏡或球面透鏡或定折射率透鏡或漸變折射率透鏡。
[0018]本發(fā)明的有益技術(shù)效果是:本發(fā)明通過光纖光柵作為塊狀固體激光器的輸出腔鏡，解決了塊狀固體激光器光纖耦合輸出、高增益譜線抑制、窄線寬輸出和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單無法兼得的問題;實(shí)現(xiàn)了塊狀固體激光器發(fā)射譜范圍內(nèi)的直接單模光纖耦合輸出、低增益譜線輸出、窄線寬激光輸出。該激光器制作難度低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作性能穩(wěn)定，可廣泛應(yīng)用于光纖放大器的種子源、非線性變頻、光纖陀螺、光纖傳感等領(lǐng)域。
【【附圖說明】】
[0019]圖1實(shí)施例一中的光纖光柵作為輸出腔鏡的塊狀固體激光器的結(jié)構(gòu)組成示意圖?！尽揪唧w實(shí)施方式】】
[0020]為了使本專利的技術(shù)方案和技術(shù)效果更加清楚，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本專利的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0021]實(shí)施例一:
[0022]如圖1，本實(shí)施例中的光纖光柵作為輸出腔鏡的塊狀固體激光器，包括從輸入端到輸出端依次設(shè)置的栗浦半導(dǎo)體激光器1、耦合光學(xué)系統(tǒng)2、塊狀固體工作物質(zhì)3、模式匹配透鏡4、光纖光柵5。栗浦半導(dǎo)體激光器I發(fā)出的光經(jīng)耦合光學(xué)系統(tǒng)2聚焦到塊狀固體工作物質(zhì)3。
[0023]栗浦半導(dǎo)體激光器I工作波長是808nm。
[0024]耦合光學(xué)系統(tǒng)2可以是非球面透鏡，用于實(shí)現(xiàn)栗浦光和激光腔模(激光腔模指激光振蕩后形成的穩(wěn)定的模式)之間的匹配。
[0025]塊狀固體工作物質(zhì)3是摻雜了稀土離子的晶體材料或玻璃材料，為該塊狀固體激光器的增益介質(zhì)，如Nd: YV04晶體材料，左端面鍍制808nm波長高透而914nm低增益發(fā)射波長高反的介質(zhì)膜構(gòu)成固體激光器的全反鏡。右端面鍍制914nm波長的減反膜，該減反膜可以減小腔內(nèi)損耗。
[0026]模式匹配透鏡4是定折射率透鏡(簡(jiǎn)稱C-Lens)。實(shí)現(xiàn)塊狀固體工作物質(zhì)3和光纖光柵5之間的模式匹配。模式匹配透鏡4兩端面鍍制914nm波長的減反膜，該減反膜可以減小腔內(nèi)損耗。
[0027]光纖光柵5是單模單包層光纖或單模雙包層光纖，光纖的纖芯上刻寫914nm波長的布拉格光纖光柵，構(gòu)成激光器的輸出腔鏡。布拉格光纖光柵反射率為98%，3dB反射帶寬
0.lnm。光纖光柵5兩端為8度楔角，即成8度角切割，可以抑制自激振蕩的激光端面反射。光纖光柵5直接作為激光器腔鏡，其結(jié)構(gòu)為光纖結(jié)構(gòu)，一部分光經(jīng)過光纖光柵反射，另一部分光經(jīng)光纖光柵親合輸出，實(shí)現(xiàn)了 914nm直接單模光纖親合輸出。
[0028]本實(shí)施例中的塊狀固體激光器，因光纖布拉格光柵的特點(diǎn)，對(duì)低增益譜線具有高的反射率，而對(duì)于其它較高增益譜線完全透過，而引起損耗，起到抑制的作用，所以能實(shí)現(xiàn)低增益譜線輸出；并且光纖光柵的反射率帶寬可以制作的很窄，3dB帶寬可以小于0.2nm，因此能實(shí)現(xiàn)窄線寬激光輸出。
[0029]實(shí)施例二:
[0030]本實(shí)施例中的光纖光柵作為輸出腔鏡的塊狀固體激光器，結(jié)構(gòu)和實(shí)施例一中的相同。
[0031 ]栗浦半導(dǎo)體激光器I工作波長是880nm。
[0032]耦合光學(xué)系統(tǒng)2，是球面透鏡，用來實(shí)現(xiàn)栗浦光和激光腔模之間的匹配。
[0033]塊狀固體工作物質(zhì)3，是Nd:YV04晶體材料，左端面鍍制880nm波長高透而1064nm高增益發(fā)射波長高反的介質(zhì)膜構(gòu)成固體激光器的全反鏡。右端面鍍制1064nm波長的減反膜，減小腔內(nèi)損耗。
[0034]模式匹配透鏡4，是漸變折射率透鏡(簡(jiǎn)稱:G-Lens)。實(shí)現(xiàn)塊狀固體工作物質(zhì)3和光纖光柵5之間的模式匹配。模式匹配透鏡4兩端面鍍制1064nm波長的減反膜，減小腔內(nèi)損耗。
[0035]光纖光柵5是單模單包層光纖，光纖的纖芯上刻寫1064nm波長的布拉格光纖光柵，構(gòu)成激光器的輸出腔鏡。布拉格光纖光柵反射率為90%，3dB反射帶寬0.lnm。光纖光柵5兩端為8度楔角，即成8度角切割，抑制自激振蕩的激光端面反射。
[0036]實(shí)施例三:
[0037]本實(shí)施例中的光纖光柵作為輸出腔鏡的塊狀固體激光器，結(jié)構(gòu)和實(shí)施例一中的相同。
[0038]栗浦半導(dǎo)體激光器I工作波長是808nm。
[0039]耦合光學(xué)系統(tǒng)2可以是光纖或棱鏡實(shí)現(xiàn)栗浦光和激光腔模之間的匹配。
[0040]塊狀固體工作物質(zhì)3是Nd:YAG晶體材料，左端面鍍制808nm波長高透而1112nm低增益發(fā)射波長高反的介質(zhì)膜構(gòu)成固體激光器的全反鏡。右端面鍍制1112nm波長的減反膜，減小腔內(nèi)損耗。
[0041]模式匹配透鏡4是定折射率透鏡，實(shí)現(xiàn)塊狀固體工作物質(zhì)和光纖光柵之間的模式匹配。模式匹配透鏡兩端面鍍制1112nm波長的減反膜，減小腔內(nèi)損耗。
[0042]光纖光柵5是單模單包層光纖，光纖的纖芯上刻寫1112nm波長的布拉格光纖光柵，構(gòu)成激光器的輸出腔鏡。布拉格光纖光柵反射率為96%，3dB反射帶寬0.lnm。光纖光柵兩端為8度楔角，即成8度角切割，抑制自激振蕩的激光端面反射。
[0043]以上所述僅為本專利的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本專利，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本專利可以有各種更改和變化。凡在本專利的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本專利的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種光纖光柵作為輸出腔鏡的塊狀固體激光器，由從輸入端到輸出端依次設(shè)置的栗浦半導(dǎo)體激光器(I)、耦合光學(xué)系統(tǒng)(2)、塊狀固體工作物質(zhì)(3)、模式匹配透鏡(4)、光纖光柵(5)組成;其特征在于: 栗浦半導(dǎo)體激光器(I)發(fā)出的光經(jīng)耦合光學(xué)系統(tǒng)(2)聚焦到塊狀固體工作物質(zhì)(3); 塊狀固體工作物質(zhì)(3)其左端面鍍制栗浦半導(dǎo)體激光器(I)發(fā)射波長高透而塊狀固體工作物質(zhì)(3)發(fā)射波長高反的介質(zhì)膜，構(gòu)成該塊狀固體激光器的全反鏡； 模式匹配透鏡(4)，用于實(shí)現(xiàn)塊狀固體工作物質(zhì)(3)和光纖光柵(5)之間的模式匹配； 光纖光柵(5)作為輸出腔鏡。2.如權(quán)利要求1所述的光纖光柵作為輸出腔鏡的塊狀固體激光器，其特征在于:所述光纖光柵(5)是單模單包層或單模雙包層光纖，光纖的纖芯上刻寫具有塊狀固體工作物質(zhì)(3)發(fā)射波長的布拉格光纖光柵。3.如權(quán)利要求2所述的光纖光柵作為輸出腔鏡的塊狀固體激光器，其特征在于:所述光纖光柵(5)的反射率根據(jù)塊狀固體工作物質(zhì)(3)發(fā)射波長選取在60%到98%之間，3dB反射帶寬小于0.2nmo4.如權(quán)利要求1至3中任一所述的光纖光柵作為輸出腔鏡的塊狀固體激光器，其特征在于:所述光纖光柵(5)兩端為8度楔角。5.如權(quán)利要求1至3中任一所述的光纖光柵作為輸出腔鏡的塊狀固體激光器，其特征在于:所述的栗浦半導(dǎo)體激光器(I)工作波長是660nm或793nm或808nm或880nm或980nmo6.如權(quán)利要求1至3中任一所述的光纖光柵作為輸出腔鏡的塊狀固體激光器，其特征在于:所述耦合光學(xué)系統(tǒng)(2)是光纖或球面透鏡或非球面透鏡或棱鏡，實(shí)現(xiàn)栗浦光和激光腔模之間的匹配。7.如權(quán)利要求1至3中任一所述的光纖光柵作為輸出腔鏡的塊狀固體激光器，其特征在于:所述塊狀固體工作物質(zhì)(3)是摻雜了稀土離子的晶體材料或玻璃材料。8.如權(quán)利要求7所述的光纖光柵作為輸出腔鏡的塊狀固體激光器，其特征在于:所述塊狀固體工作物質(zhì)(3)右端面鍍制塊狀固體工作物質(zhì)(3)發(fā)射波長的減反膜。9.如權(quán)利要求1所述的光纖光柵作為輸出腔鏡的塊狀固體激光器，其特征在于:所述模式匹配透鏡(4)兩端面鍍制塊狀固體工作物質(zhì)(3)發(fā)射波長的減反膜。10.如權(quán)利要求1所述的光纖光柵作為輸出腔鏡的塊狀固體激光器，其特征在于:所述模式匹配透鏡(4)是非球面透鏡或球面透鏡或定折射率透鏡或漸變折射率透鏡。
【專利摘要】本發(fā)明的光纖光柵作為輸出腔鏡的塊狀固體激光器，由從輸入端到輸出端依次設(shè)置的泵浦半導(dǎo)體激光器1、耦合光學(xué)系統(tǒng)2、塊狀固體工作物質(zhì)3、模式匹配透鏡4、光纖光柵5組成；泵浦半導(dǎo)體激光器1發(fā)出的光經(jīng)耦合光學(xué)系統(tǒng)2聚焦到塊狀固體工作物質(zhì)3；塊狀固體工作物質(zhì)3其左端面鍍制泵浦半導(dǎo)體激光器1發(fā)射波長高透而塊狀固體工作物質(zhì)3發(fā)射波長高反的介質(zhì)膜，構(gòu)成該塊狀固體激光器的全反鏡；模式匹配透鏡4，用于實(shí)現(xiàn)塊狀固體工作物質(zhì)3和光纖光柵5之間的模式匹配；光纖光柵5作為輸出腔鏡。該激光器通過光纖光柵作為塊狀固體激光器的輸出腔鏡，解決了塊狀固體激光器光纖耦合輸出、高增益譜線抑制、窄線寬輸出和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單無法兼得的問題。
【IPC分類】H01S3/105
【公開號(hào)】CN105633783
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610207621
【發(fā)明人】薛竣文, 蘇秉華
【申請(qǐng)人】北京理工大學(xué)珠海學(xué)院
【公開日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2016年4月1日