CN104518395A - 一种物联网用双端输出532nm与660nm双波长光纤激光器 - Google Patents

Abstract

一种物联网用双端输出532nm与660nm双波长光纤激光器，其特征为：它由泵浦二极管模块组发射808nm泵浦光，经耦合器耦合到泵浦光传输光纤中，双端输出，右路，泵浦光经右光纤耦合器，耦合到右双包层Nd3+：YAG单晶光纤中，辐射1319nm光子，在右光纤谐振腔内放大，输出1319nm激光，它它由KTP晶体倍频产生倍频光波长660nm，经右输出镜输出660nm激光，左路，泵浦光经左光纤耦合器，耦合到左中，辐射1064nm光子，在左光纤谐振腔内放大，输出1064nm激光，它由KTP晶体倍频产生倍频光波长532nm，由此，左右路双端输出532nm与660nm双波长激光。

Description

一种物联网用双端输出532nm与660nm双波长光纤激光器

技术背景：

532nm与660nm波长激光，是用于物联网用光谱检测、激光源、物化分析等应用的激光，它可作为物联网用光纤传感器的分析检测等应用光源，它还用于物联网用光通讯等激光与光电子领域；光纤激光器作为第三代激光技术的代表，具有玻璃光纤制造成本低与光纤的可饶性、玻璃材料具有极低的体积面积比，散热快、损耗低与转换效率较高等优点，应用范围不断扩大。

发明内容：

一种物联网用双端输出532nm与660nm双波长光纤激光器，其特征为：它由泵浦二极管模块组发射808nm泵浦光，经耦合器耦合到泵浦光传输光纤中，双端输出，右路，泵浦光经右光纤耦合器，耦合到右双包层Nd3+：YAG单晶光纤中，辐射1319nm光子，在右光纤谐振腔内放大，输出1319nm激光，它它由KTP晶体倍频产生倍频光波长660nm，经右输出镜输出660nm激光，左路，泵浦光经左光纤耦合器，耦合到左中，辐射1064nm光子，在左光纤谐振腔内放大，输出1064nm激光，它由KTP晶体倍频产生倍频光波长532nm，由此，左右路双端输出532nm与1319nm双波长激光。

本发明方案一、一种物联网双端输出532nm与660nm双波长光纤激光器方法与装置。

它由二极管模块组发射808nm泵浦光，经光纤耦合器耦合到双端输出单层808nm泵浦光传输光纤中，双端输出单层808nm传输光纤从它的左右两端输出。

右路，808nm泵浦光，经光纤耦合器耦合到双包层Nd3+：YAG单晶光纤的内外包层之间，内包层采用椭圆形结构，外包层采用圆形结构，泵浦光在内包层和外包层之间来回反射，多次穿过单模纤芯被其吸收，单模纤芯Nd3+：离子吸能发生能级跃迁，辐射1319nm光子，它在由左光纤输出端与右光纤输出端构成的激光谐振腔内振荡放大，形成1319nm激光，它进入右KTP晶体，产生倍频光波长660nm，光纤输出端与输出镜组成倍频腔，经右输出镜输出，再经右扩束镜与右聚焦镜输出660nm激光，在经右棱镜分光，分为杂光、棱镜后右路输出660nm激光。

左路，808nm泵浦光左光纤耦合器，耦合到左双包层Nd3+：YAG单晶光纤输入端，它进入到它进入到左双包层Nd3+：YAG单晶光纤的内外双包层之间，内包层采用椭圆形结构，外包层采用圆形结构，泵浦光在内包层和外包层之间来回反射，多次穿过单模纤芯被其吸收，单模纤芯Nd3+：离子吸能发生能级跃迁，辐射1064nm光子，在左双包层Nd3+：YAG单晶光纤输入端与输出端组成的谐振腔内放大，经其输出1064nm激光，它进入左KTP晶体，产生倍频光波长532nm，经输出镜输出，光纤输出端与输出镜组成倍频腔，经左扩束镜与左聚焦镜输出532nm激光，在经左棱镜分光，分为杂光、棱镜后左路输出532nm激光。

由此，左路输出532nm激光与右路输出660nm激光，形成双端双波长输出。

本发明方案二、光纤设置方案。

泵浦光纤：采用双端输出单层808nm泵浦光传输光纤，光纤设计为圆环形，其中间端设置耦合器，两端输出。

右路光纤，采用双包层Nd3+：YAG单晶光纤，其玻璃基质分裂形成的非均匀展宽造成吸收带较宽，即玻璃光纤对入射泵浦光的晶体相位匹配范围宽，采用双包层光纤的包层泵浦技术，双包层光纤由四个层次组成：①光纤芯；②内包层；③外包层；④保护层，采用包层泵浦技术如下，采用一组多模泵浦二极管模块组发出泵浦光，经光纤耦合器是耦合到内包层与外包层之间，内包层采用椭圆形结构，外包层采用圆形结构，泵浦光在内包层和外包层之间来回反射，多次穿过单模纤芯被其吸收，单模纤芯Nd3+：离子吸能发生能级跃迁，辐射1319nm光子，光纤输入端镀对1319nm波长光高反射率膜，光纤输出端镀对1319nm波长光T=3％的反射率膜，光纤输入端与输出端形成谐振腔，光纤设计为圆环形，其输入端设置耦合器。

左路光纤，与右路光纤主体相同，区别是，光纤输入出端镀波长膜层不同，倍频激光KTP晶体镀波长膜层。

本发明方案三、镀膜方案设置。

泵浦光纤：镀808nm高透射率膜。

右路光纤：光纤输入端镀对1319nm波长光高反射率膜，光纤输出端：镀对1319nm波长光T=6％的反射率膜，镀对660nm波长光高反射率膜。

右路输出镜片，镀660nm波长光的增透膜，镀对1319nm波长光高反射率膜。

右路倍频激光KTP晶体，两端镀660nm波长光的增透膜。

左路光纤：光纤输入端镀对1064nm波长光高反射率膜，光纤输出端镀对1064nm波长光T=6％的反射率膜。

左路输出镜片，镀532nm波长光的增透膜，镀对1064nm波长光高反射率膜。

左路倍频激光KTP晶体，两端镀532nm波长光的增透膜。

本发明方案四、应用方案。

左右两端输出激光，实施互为基准、互为信号光、互为种子光，同时输出，避免干涉。

本发明的核心内容：

1.设置半导体模块，由半导体模块电源供电，输出808nm波长泵浦光，在半导体模块上设置耦合器，耦合器之上设置泵浦光纤，由耦合器将808nm波长泵浦光耦合进入泵浦光纤，设置泵浦光纤为环形两侧向上同向双侧输出端镜结构，即泵浦光纤同向双侧输出端镜结构，设置由泵浦光纤左输出端镜与泵浦光纤右输出端镜构成双侧808nm激光输出，泵浦光纤同向双侧输出端镜结构之上，分别设置双端相向输入与输出的光纤。

左路，在泵浦光纤左输出端镜之上，设置左耦合器，在左耦合器之上设置1064nm波长的光纤的输入端镜，由左耦合器耦合连接泵浦光纤左输出端镜与1064nm波长的光纤的输入端镜，泵浦光纤左输出端镜输出的808nm激光经左耦合器进入1064nm波长光纤，设置1064nm波长的光纤的输入端镜与输出端镜为：发生波长1064nm红外光的光纤谐振腔，即形成1064nm红外光输出，1064nm波长的光纤的输出端镜的上边依次设置倍频532nm激光KTP晶体、532nm输出镜、532nm扩束镜扩束与532nm聚焦镜，1064nm红外光经倍频532nm激光KTP晶体，倍频输出532nm激光，经扩束镜扩束与聚焦镜输出。

右路，在泵浦光纤左输出端镜之上，设置右耦合器，在右耦合器之上设置1319nm波长的光纤的输入端镜，由右耦合器耦合连接泵浦光纤右输出端镜与1319nm波长的光纤的输入端镜，泵浦光纤右输出端镜输出的808nm激光经右耦合器进入1319nm波长光纤，设置1319nm波长的光纤的输入端镜与输出端镜为：发生波长1319nm红外光的光纤谐振腔，即形成1319nm红外光输出，1319nm波长的光纤的输出端镜的上边依次设置：倍频660nm激光KTP晶体、660nm输出镜、660nm扩束镜扩束与660nm聚焦镜，1319nm波长经倍频660nm激光KTP晶体，倍频输出660nm激光，经扩束镜扩束与聚焦镜输出。

右左两路形成660nm激光与532nm激光双波长光输出，亦即形成双端输出532nm与660nm双波长光纤激光器。

2.采用双包层光纤作为泵浦光纤用，泵浦光纤输出端镜镀808nm波长光高透射率膜，镀1064nm波长光高反射率膜。

3.设置1064nm波长的光纤，它采用双包层光纤，1064nm波长的光纤输入端镜，镀808nm波长光高透射率膜，镀1064nm红外光高反射率膜。

设置1319nm波长的光纤，1319nm波长的光纤输入端镜，镀808nm波长光高透射率膜，镀1319nm红外光光高透射率膜。

倍频532nm激光KTP晶体，两侧镀532nm高透射率膜。

532nm输出镜，镀1064nm高反射率膜，镀532nm高透射率膜。

倍频660nm激光KTP晶体，两侧镀660nm高透射率膜。

660nm输出镜，镀1319nm高反射率膜，镀660nm高透射率膜。

4.右左两路双端输出532nm与660nm双波长激光，它们可以互为基准，可以交叉为信号源，实现同步运转，避免发生干涉。

附图说明：

附图为本发明的结构图，下面结合附图说明一下工作过程。

附图其中为：1、半导体模块，2、耦合器，3、泵浦光纤，4、泵浦光纤右输出端镜，5、右路耦合器，6、1319nm波长光纤输入端镜，7、1319nm波长光纤，8、1319nm波长的光纤输出端镜，9、660扩束镜，10、660聚焦镜，11、右路660nm激光输出，12、杂光输出，13、660nm波长激光输出，14、右分束棱镜，15、左分束棱镜，16、532nm波长激光输出，17、杂光输出，18、532nm波长激光输出，19、532nm聚焦镜，20、532nm扩束镜，21、1064nm波长的光纤输出端镜，22、1064nm波长光纤，23、1064nm波长的光纤输入端镜，24、1064nm光纤路耦合器，25、泵浦光纤左输出端镜，26、风扇，27、半导体模块电源，28、光学轨道及光机具，29、532nm输出镜，30、倍频660激光KTP晶体，31、660nm输出镜，32、倍频532激光KTP晶体。

具体实施方式：

设置半导体模块1，它由半导体模块电源27供电，输出808nm波长泵浦光，在半导体模块1上设置耦合器2，耦合器2之上设置泵浦光纤3，由耦合器2将808nm波长泵浦光耦合进入泵浦光纤3中，设置泵浦光纤3为环形两侧向上同向双侧输出端镜结构，即泵浦光纤同向双侧输出端镜结构，设置由泵浦光纤右输出端镜4与光纤左输出端镜25构成的808nm激光的双端输出，形成双808nm激光输出，在泵浦光纤3同向双侧输出端镜结构之上，分别设置双端相向输入与输出的1319nm波长的光纤激光谐振腔结构，具体的，在泵浦光纤右输出端镜之上，设置右耦合器5，在右耦合器5之上设置1319nm波长的光纤的输入端镜6，由右耦合器5耦合连接泵浦光纤右输出端镜4与1319nm波长的光纤的输入端镜6，808nm激光经右耦合器进入1319nm波长的光纤7中，将1319nm波长的光纤输入端镜6与1319nm波长的光纤输出端镜8设置为：发生1319波长谐振腔结构，同时将1319nm波长的光纤输入端镜6与1319nm波长的光纤器输出端镜8设置为设置为1319波长谐振腔结构，在1319nm波长的光纤器输出端镜8之上依次设置：倍频660nm激光KTP晶体30、660nm输出镜29、660nm扩束镜扩束9与660nm聚焦镜10，1319nm波长经倍频660nm激光KTP晶体30，倍频输出660nm激光，经扩束镜扩束与聚焦镜输出660nm激光。

左路，在泵浦光纤左输出端镜25之上，设置左耦合器24，在左耦合器24之上设置1064nm波长的光纤的输入端镜23，由左耦合器24耦合连接泵浦光纤左输出端镜25与1064nm波长的光纤的输入端镜23，808nm激光经左耦合器24进入1064nm波长的光纤22中，将1064nm波长的光纤输入端镜23与1064nm波长：光纤输出端镜21设置为：1064波长激光谐振腔结构，1064nm波长光纤输出端镜21上面依次设置：倍频532激光KTP晶体32、532nm输出镜31、532nm扩束镜20、532nm聚焦镜19，左路输出532nm波长输出18，经左分束棱镜15，分开532nm激光16与杂光17。

右路输出660nm激光12与左路输出542nm激光16双波长输出，亦即形成双端532nm与1319nm双波长光纤激光器。

除二极管模块组电源外，上述全部器件均装置在光学轨道及光机具28上，由风扇26对它实施风冷，组成双端输出532nm激光与1319nm红外光双波长光纤激光器。

Claims (3)

1.一种物联网用双端输出532nm与660nm双波长光纤激光器，其特征为：设置半导体模块，由半导体模块电源供电，输出808nm波长泵浦光，在半导体模块上设置耦合器，耦合器之上设置泵浦光纤，由耦合器将808nm波长泵浦光耦合进入泵浦光纤，设置泵浦光纤为环形两侧向上同向双侧输出端镜结构，即泵浦光纤同向双侧输出端镜结构，设置由泵浦光纤左输出端镜与泵浦光纤右输出端镜构成双侧808nm激光输出，泵浦光纤同向双侧输出端镜结构之上，分别设置双端相向输入与输出的光纤。

左路，在泵浦光纤左输出端镜之上，设置左耦合器，在左耦合器之上设置1064nm波长的光纤的输入端镜，由左耦合器耦合连接泵浦光纤左输出端镜与1064nm波长的光纤的输入端镜，泵浦光纤左输出端镜输出的808nm激光经左耦合器进入1064nm波长光纤，设置1064nm波长的光纤的输入端镜与输出端镜为：发生波长1064nm红外光的光纤谐振腔，即形成1064nm红外光输出，1064nm波长的光纤的输出端镜的上边依次设置倍频532nm激光KTP晶体、532nm输出镜、532nm扩束镜扩束与532nm聚焦镜，1064nm红外光经倍频532nm激光KTP晶体，倍频输出532nm激光，经扩束镜扩束与聚焦镜输出。

右路，在泵浦光纤左输出端镜之上，设置右耦合器，在右耦合器之上设置1319nm波长的光纤的输入端镜，由右耦合器耦合连接泵浦光纤右输出端镜与1319nm波长的光纤的输入端镜，泵浦光纤右输出端镜输出的808nm激光经右耦合器进入1319nm波长光纤，设置1319nm波长的光纤的输入端镜与输出端镜为：发生波长1319nm红外光的光纤谐振腔，即形成1319nm红外光输出，1319nm波长的光纤的输出端镜的上边依次设置：倍频660nm激光KTP晶体、660nm输出镜、660nm扩束镜扩束与660nm聚焦镜，1319nm波长经倍频660nm激光KTP晶体，倍频输出660nm激光，经扩束镜扩束与聚焦镜输出。

右左两路形成660nm激光与532nm激光双波长光输出，亦即形成双端输出532nm与660nm双波长光纤激光器。

2.根据权利要求书1所述，一种物联网用双端输出532nm与660nm双波长光纤激光器，其特征为：采用双包层光纤作为泵浦光纤用，泵浦光纤输出端镜镀808nm波长光高透射率膜，镀1064nm波长光高反射率膜。

3.根据权利要求书1所述，一种物联网用双端输出532nm与660nm双波长光纤激光器，其特征为：1064nm波长的光纤，它采用双包层光纤，1064nm波长的光纤输入端镜，镀808nm波长光高透射率膜，镀1064nm红外光高反射率膜。

设置1319nm波长的光纤，1319nm波长的光纤输入端镜，镀808nm波长光高透射率膜，镀1319nm红外光光高透射率膜。

倍频532nm激光KTP晶体，两侧镀532nm高透射率膜。

532nm输出镜，镀1064nm高反射率膜，镀532nm高透射率膜。

倍频660nm激光KTP晶体，两侧镀660nm高透射率膜。

660nm输出镜，镀1319nm高反射率膜，镀660nm高透射率膜。