CN101752775A - 一种采用端面镀膜腔镜的光纤激光器 - Google Patents
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Abstract
一种采用端面镀膜腔镜的光纤激光器，其特征在于：包括镀膜腔镜，泵浦装置，作为增益介质的掺杂光纤。其中，镀膜腔镜为具有某种光学特性的光纤端面薄膜，由小段光纤的端面镀膜而成。该小段光纤或为增益光纤的一段，或为一段与增益光纤参数相同的未掺杂光纤。光纤激光器采用这种端面镀膜作为腔镜，提高了腔镜的使用寿命和抗损伤阈值，故可以工作于较强功率下，而不会造成对腔镜的烧蚀或破坏。
Description
技术领域
本发明涉及一种光纤激光器，特别是一种采用端面镀膜腔镜的光纤激光器。
背景技术
光纤激光器因其具有优异的光束质量、非常高的功率和功率密度、易于冷却、高的稳定性和可靠性等多方面的优点受到人们的日益关注，并在多个领域有着广泛的应用。在光纤激光器中，一般采用法布里-珀罗腔作为谐振腔。法布里-珀罗腔的腔镜有多种不同的形式：在光纤前后放置双色镜，在光纤端面镀膜，将光纤光栅写入增益或非增益光纤等。R.J.Campbell和R.Kashyap在“Spectral profile and multiplexing ofBragg gratings in photosensitive fiber”(OPTICS LETTERS，Vol.16，No.12，1991)一文中，首次提出了将光纤光栅用于光纤激光器的方法。此后，光纤光栅因其高反射率、低损耗和可调谐的选频特性等优点，广泛应用于光纤激光器的设计制造中。
在制作光纤激光器时，可以由以下两种方法将光栅写入光纤：一是直接将光纤光栅写到掺杂光纤上，二是将光纤光栅写入普通光纤，再熔接到掺杂光纤两端。对于第一种方法，如果用于高功率光纤激光器，由于其增益光纤都为双包层光纤，外包层一般是聚合物材料，在载氢增敏过程中容易受到破坏，严重影响泵浦光的耦合，导致耦合效率较低，同时，聚合物的外包层材料对紫外光一般是不透明的，这也给光纤光栅的制作带来困难。对于第二种方法，将写入光栅的非增益光纤与双包层增益光纤熔接后，会产生接头损耗。而且，在高功率激光器中，强光束会对光栅造成一定的破坏损伤，使光栅的折射率发生变化，影响其性能；严重时会将光栅烧蚀，使其失效。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种采用端面镀膜腔镜的光纤激光器。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种采用端面镀膜腔镜的光纤激光器，包括镀膜腔镜，端面泵浦装置，以及作为增益介质的掺杂光纤。其中：
镀膜腔镜，为具有增透、反射或半反半透光学特性的光纤端面薄膜；所述镀膜腔镜，由小段光纤在两侧端面上镀制光学薄膜而成；
所述小段光纤共有两条，各自在镀膜前去除涂敷层，镀膜完成后，作为激光腔镜，熔接在所述增益光纤两端；
所述镀膜腔镜，作为激光反射镜的一端，其光学薄膜层对激光波长具有高反射率，对泵浦光波长增透；
所述镀膜腔镜作为激光输出镜的一端，其光学薄膜层对激光波长部分透过，对所述泵浦波长高反或增透；
所述小段光纤，是所述增益光纤的一段；
所述掺杂光纤，是采用包括铒、镱、钕、铥在内的增益粒子在光纤横截面上掺杂而成；
所述泵浦装置，采用半导体激光器(LD)从端面泵浦的方式，所述泵浦光从所述两条小光纤的端面注入。
所述小段光纤，用一段与所述增益光纤参数相同的未掺杂光纤代替。
所述端面泵浦装置，用半导体激光器(LD)侧面泵浦、多光束耦合泵浦、或分布式泵浦中一种或几种的组合代替。
所述镀膜腔镜，作为激光反射镜的一端，其光学薄膜层仅对激光波长有高反射率；作为激光输出镜的一端，其光学薄膜层仅对激光波长部分透过。
所述增益粒子在所述增益光纤横截面上的掺杂方式，为平顶掺杂、平顶部分掺杂或渐变式掺杂中的任何一种。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明使用光纤端面镀膜作为光纤激光器的腔镜，镀膜的抗损伤阈值相对光纤光栅较高，即使功率较高的激光束在谐振腔内振荡或放大，也不易对激光器的腔镜造成损坏。2、本发明没有直接在增益光纤上镀膜，而是选取其中一段(或是一段参数相同的非掺杂光纤)制备端面镀膜，而后与增益光纤熔接，因而镀膜过程中对光纤性能或结构参数的微扰，不会影响到增益光纤的性能，故不会影响激光的振荡。3、本发明没有使用类似光纤光栅中的光敏材料，因而不易老化，使用寿命长。4、本发明可以使用熔点较高的膜材料制作高温镀膜腔镜，其抗损伤阈值更高，可以应用于高功率激光器和中。
附图说明
图1为本发明的端面镀膜腔镜。
图2为本发明用于侧面泵浦光纤激光器的实施例。
图3为本发明用于端面泵浦光纤激光器的实施例。
图中，1光学镀膜层，2镀膜光纤，3增益光纤，4镀膜光纤纤芯，5镀膜光纤包层，6增益光纤纤芯，7增益光纤包层，8增益光纤涂敷层，9半导体激光器泵浦源，10镀膜腔镜，11镀膜腔镜，12，传导光纤。
具体实施方式
一种采用端面镀膜腔镜的光纤激光器，包括泵浦装置，镀膜腔镜，以及作为增益介质的掺杂光纤。其特征在于：镀膜腔镜为具有增透、反射或半反半透等光学特性的光纤端面薄膜。其中，激光高反镜对泵浦光波长增透，对激光波长高反；或仅对激光波长高反。激光输出镜对激光波长部分透过，对泵浦波长高反或增透；或仅对激光波长部分透过。
所述光纤激光器的镀膜腔镜，由小段光纤的端面镀制薄膜而成。该小段光纤可以是增益光纤的一段，也可以是一段与增益光纤参数相同的未掺杂光纤；小段光纤在镀膜前去除涂敷层，镀膜完成后，与增益光纤连接为一体。
所述光纤激光器的泵浦装置采用半导体激光器(LD)端面泵浦、侧面泵浦、多光束耦合泵浦、或分布式泵浦等常用泵浦方式中的一种或多种的组合。
所述光纤激光器的增益介质，由掺杂光纤构成。锗和镱等增益粒子在光纤横截面上的掺杂方式，为平顶掺杂、平顶部分掺杂或渐变式掺杂。
实施例1：
如图2所示，本例是镀膜腔镜用于侧面泵浦光纤激光器的实施例。半导体激光器泵浦源(9)，光学镀膜层(10)、(11)和增益光纤(3)构成基本的Fabry-Perot谐振腔，光纤两端的光学镀膜层(10)、(11)作为腔镜。镀膜腔镜(10)、(11)为增益光纤(3)的一段在端面镀制薄膜而成。左端的镀膜腔镜(10)对光纤激光高反；作为输出镜的镀膜腔镜(11)对光纤激光部分透过。增益光纤(3)为镱离子在横截面上平顶掺杂而成。泵浦光通过传导光纤(12)由侧面注入增益光纤(3)的内包层，在增益光纤(3)内激励激光振荡。在激光器中，激光多次往返于两个腔镜之间，多次通过增益介质，产生能量集中的激光束。由于采用端面镀膜作为腔镜，在激光振荡中，腔镜不易被激光损坏，在较大功率范围内仍能起到相应的作用。
实施例2：
如图3所示，本例是镀膜腔镜用于端面泵浦光纤激光器的实施例。半导体激光器泵浦源(9)，镀膜腔镜(10)、(11)和增益光纤(3)构成基本的Fabry-Perot谐振腔。镀膜腔镜(10)、(11)分别由两段小光纤在其端面镀制光学薄膜而成。这两段小光纤是与增益光纤(3)参数相同的未掺杂光纤。左端的镀膜腔镜(10)对泵浦波长增透，对激光波长高反；作为输出镜的镀膜腔镜(11)对泵浦波长增透，对激光波长部分透过。增益光纤(3)为锗离子在横截面上渐变式掺杂而成。泵浦光从增益光纤(3)的两个端面注入其内包层，在增益光纤(3)内激励激光振荡。在激光器中，激光多次往返于两个腔镜之间，多次通过增益介质，产生能量集中的激光束。由于采用端面镀膜作为腔镜，在激光振荡中，腔镜不易被激光损坏，在较大功率范围内仍能起到相应的作用。
Claims (5)
1.一种采用端面镀膜腔镜的光纤激光器，其特征在于：包括镀膜腔镜，端面泵浦装置，以及作为增益介质的掺杂光纤，所述掺杂光纤即为增益光纤，其中：
镀膜腔镜，为具有增透、反射或半反半透光学特性的光纤端面薄膜；所述镀膜腔镜，由小段光纤在两侧端面上镀制光学薄膜而成；
所述小段光纤共有两条，各自在镀膜前去除涂敷层，镀膜完成后，作为激光腔镜，熔接在所述增益光纤两端；
所述镀膜腔镜，作为激光反射镜的一端，其光学薄膜层对激光波长具有高反射率，对泵浦光波长增透；
所述镀膜腔镜作为激光输出镜的一端，其光学薄膜层对激光波长部分透过，对所述泵浦波长高反或增透；
所述小段光纤，是所述增益光纤的一段；
所述掺杂光纤，是采用包括铒、镱、钕、铥在内的增益粒子在光纤横截面上掺杂而成；
所述泵浦装置，采用半导体激光器(LD)从端面泵浦的方式，所述泵浦光从所述两条小光纤的端面注入。
2.根据权利要求1所述的一种采用端面镀膜腔镜的光纤激光器，其特征在于：所述端面泵浦装置，用半导体激光器(LD)侧面泵浦、多光束耦合泵浦、或分布式泵浦中一种或几种的组合代替。
3.根据权利要求1所述的一种采用端面镀膜腔镜的光纤激光器，其特征在于：所述小段光纤，用一段与所述增益光纤参数相同的未掺杂光纤代替。
4.根据权利要求1所述的一种采用端面镀膜腔镜的光纤激光器，其特征在于：所述镀膜腔镜作为激光反射镜的一端，其光学薄膜层仅对激光波长有高反射率；作为激光输出镜的一端，其光学薄膜层仅对激光波长部分透过。
5.根据权利要求1所述的一种采用端面镀膜腔镜的光纤激光器，其特征在于：所述增益粒子在所述增益光纤横截面上的掺杂方式，为平顶掺杂、平顶部分掺杂或渐变式掺杂中的任何一种。
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