CN102324688A - 一种强激光光纤光源 - Google Patents

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沈常宇
李可
侯强龙
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Abstract

本发明提供了一种强激光光纤光源，属于光纤技术领域，尤其是涉及激光光纤光源；解决的技术问题是利用液芯光纤中的激光聚焦效应，实现光纤激光器发出的激光在液芯光线中聚焦出射，提供一种强激光光纤光源；其特征为：由光纤激光器1，石英光纤2，光纤连接器3和液芯光纤4构成；液芯光纤与石英光纤通过光纤连接器连接，光纤激光器发出的激光通过普通石英光纤传输，进入液芯光纤，液芯光纤中的液体为高非线性系数液体，利用强激光在高非线性介质中的聚焦效应，实现激光的聚焦，聚焦后的强激光从液芯光纤中射出，该光源适合各种要求高功率光纤光源的需求。

Description

一种强激光光纤光源
技术领域
本发明提供了一种强激光光纤光源，属于光纤技术领域，尤其是涉及激光光纤光源。
背景技术
光纤激光光源普遍应用在激光光纤通讯、激光空间远距通讯、工业造船、汽车制造、激光雕刻、激光打标、激光切割、金属非金属钻孔/切割/焊接、军事国防安全、医疗器械仪器设备、大型基础建设等领域。但随着激光功率需求的进一步提高，光纤激光器的功率的提高需要更高的成本，且不稳定；若是采用微透镜聚焦的办法来提高激光脉冲功率，则在强激光照射下，聚焦微透镜及其容易损坏且焦点光斑较大，不利于进一步耦合到光纤或做其他应用。
利用强激光在高非线性介质中的聚焦效应，采用液芯为高非线性系数的克尔介质的液芯光纤进行强激光的聚焦，相比聚焦微透镜或透镜组或采用直接提高光纤激光器的功率，具有成本低，聚焦光斑小，激光光纤输出等特点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种强激光光纤光源。光纤激光器发出的激光通过普通石英光纤传输，进入液芯光纤，液芯光纤中的液体为高非线性系数液体，利用强激光在高非线性介质中的聚焦效应，实现激光的聚焦，聚焦后的强激光从液芯光纤中射出。该装置具有结构简单、光源出射强度高等特点。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种强激光光纤光源，由光纤激光器1，石英光纤2，光纤连接器3和液芯光纤4构成；液芯光纤与石英光纤通过光纤连接器连接，光纤激光器发出的激光通过普通石英光纤传输，进入液芯光纤，液芯光纤中的液体为高非线性系数液体，利用强激光在高非线性介质中的聚焦效应，实现激光的聚焦，聚焦后的强激光从液芯光纤中射出。
所述的一种强激光光纤光源，其特征在于：从液芯光纤中出射的激光波长与从光纤激光器中发出的激光波长一致。
所述的一种强激光光纤光源，其特征在于：光纤激光器为脉冲型的光纤激光器。
所述的一种强激光光纤光源，其特征在于：石英光纤是单模石英光纤。
所述的一种强激光光纤光源，其特征在于：液芯光纤的包层材料为石英或者是聚合物，纤芯材料为非线性系数范围为1.0×10-11～1.0×10-10esu的液体。
所述的一种强激光光纤光源，其特征在于：液芯光纤的长度为0.1～1m，液芯光纤的芯径范围为8～100微米，液芯光纤的包层尺寸为100～300微米。
所述的一种强激光光纤光源，其特征在于：液芯光纤的一端通过光纤连接器与石英光纤连接在一起，一端为透明石英截面。
本发明的工作原理是：从光纤激光器出射的激光通过石英光纤耦合进入到液芯光纤中，由于液芯光纤中高非线性系数液体的非线性效应，当激光强度在一定的阈值之上时，激光发生聚焦，从液芯光纤端面出射。
附图说明
图1为本发明的一种强激光光纤光源示意图；
图2为本发明的液芯光纤长度为0.1m时激光聚焦传输三维光谱图；
图3为本发明的初始入射激光和从液芯光纤出射激光光谱对比图；
图4为本发明的液芯光纤长度为0.08m时激光聚焦传输三维光谱图；
图5为本发明的液芯光纤长度为0.2m时激光聚焦传输三维光谱图。
具体实施方式
下面结合附图及实施实例对本发明作进一步描述：
实施实例1：参见附图1，一种强激光光纤光源，由光纤激光器1，石英光纤2，光纤连接器3和液芯光纤4构成；光纤激光器为法国Keopsys大功率拉曼光纤激光器，激光中心波长为1480nm，输出功率为40mW，液芯光纤的包层为石英，液芯光纤的长度为0.1m，液芯光纤的包层厚度为100微米，纤芯直径为25微米，液芯光纤中的液芯为CS2液体，其线性折射率为和非线性系数分别为n0＝1.62，n2＝1.3×10-11esu。此时CS2的折射率满足方程(1)，
n＝n0+n2|A|2                          (1)
其中A为入射激光的振幅，它与激光强度的关系为I＝|A|2。可以看出，CS2的折射率随着激光强度的增大而增大。图2所示的是激光聚焦传输三维光谱图，当入射的初始激光强度为40mW时，在传输过程中可以实现激光光束在液芯光纤中的聚焦，当传输距离达到0.1米左右时，激光实现了强烈的聚焦效应，激光聚焦后的强度最高可以达到150mW，出射的激光中心波长仍然为1480nm。图3所示的是初始入射激光和从液芯光纤出射激光光谱对比图，在归一化强度坐标下，出射的激光强度约为入射激光强度的3.75倍，出射的激光中心波长不变，仍然为1480nm。
实施实例2：光纤激光器为法国Keopsys大功率拉曼光纤激光器，激光中心波长为1480nm，输出功率为30mW；液芯光纤的包层为石英，液芯光纤的长度为0.08m，液芯光纤的包层厚度为100微米，纤芯直径为25微米，液芯光纤中的液芯为CS2液体；图4所示的是激光聚焦传输三维光谱图，当入射的初始激光强度为30mW时，在传输过程中可以实现激光光束在液芯光纤中的聚焦，当传输距离达到0.08米左右时，激光实现了强烈的聚焦效应，激光聚焦后的强度最高可以达到78mW，出射的激光中心波长仍然为1480nm，出射的激光强度约为入射激光强度的2.6倍。
实施实例3：光纤激光器为法国Keopsys大功率拉曼光纤激光器，激光中心波长为1480nm，输出功率为20mW；液芯光纤的包层为石英，液芯光纤的长度为0.2m，液芯光纤的包层厚度为100微米，纤芯直径为25微米，液芯光纤中的液芯为CCl4液体，图5所示的是激光聚焦传输三维光谱图，当入射的初始激光强度为20mW时，在传输过程中可以实现激光光束在液芯光纤中的聚焦，当传输距离达到0.2米左右时，激光实现了强烈的聚焦效应，激光聚焦后的强度最高可以达到50mW，出射的激光中心波长仍然为1480nm，出射的激光强度约为入射激光强度的2倍。

Claims (7)

1.一种强激光光纤光源，其特征为：由光纤激光器1，石英光纤2，光纤连接器3和液芯光纤4构成；液芯光纤与石英光纤通过光纤连接器连接，光纤激光器发出的激光通过普通石英光纤传输，进入液芯光纤，液芯光纤中的液体为高非线性系数液体，利用强激光在高非线性介质中的聚焦效应，实现激光的聚焦，聚焦后的强激光从液芯光纤中射出。
2.根据权利要求1所述的一种强激光光纤光源，其特征在于：从液芯光纤中出射的激光波长与从光纤激光器中发出的激光波长一致。
3.根据权利要求1所述的一种强激光光纤光源，其特征在于：光纤激光器为脉冲型的光纤激光器。
4.根据权利要求1所述的一种强激光光纤光源，其特征在于：石英光纤是单模石英光纤。
5.根据权利要求1所述的一种强激光光纤光源，其特征在于：液芯光纤的包层材料为石英或者是聚合物，纤芯材料为非线性系数范围为1.0×10-111.0×10-10esu的液体。
6.根据权利要求1所述的一种强激光光纤光源，其特征在于：液芯光纤的长度为0.1～1m，液芯光纤的芯径范围为8～100微米，液芯光纤的包层尺寸为100～300微米。
7.根据权利要求1所述的一种强激光光纤光源，其特征在于：液芯光纤的一端通过光纤连接器与石英光纤连接在一起，一端为透明石英截面。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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