CN104518410A - 一种双端输出光参量振荡532nm与1500nm双波长光纤激光器 - Google Patents

Abstract

一种双端输出光参量振荡532nm与1500nm双波长光纤激光器，它由半导体模块电源给半导体模块供电，输出808nm波长泵浦光，经耦合器I进入泵浦用双包层Nd3+：YAG单晶光纤A的内外包层之间，泵浦单模纤芯Nd3+离子吸能发生能级跃迁，辐射1064nm光子，它在由光纤右左输出端构成的激光谐振腔内振荡放大，形成1064nm激光，同时从光纤左右输出端分别输出，右路，经右耦合器II进入右双包层PPLN晶体单晶光纤的内外包层之间，光参量振荡形成信号光波长1500nm红外光，泵浦光倍频形成波长532nm绿光，左路同样，即形成双端输出光参量振荡1500nm与532nm双波长光纤激光器。

Description

一种双端输出光参量振荡532nm与1500nm双波长光纤激光器

技术背景：

532nm绿激光与1500nm红外激光双波长，是用于光谱检测、物化分析等应用的激光，它还用于光通讯、医疗探伤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。

在光谱检测与物化分析实践中，有用于两种分析实验的，同时有用于基准光或调制光的，所以常常需要多端输出的激光器，

发明内容：

一种双端输出光参量振荡1500nm与532nm双波长光纤激光器，它由半导体模块电源给半导体模块供电，输出808nm波长泵浦光，经耦合器I进入泵浦用双包层Nd3+：YAG单晶光纤A的内外包层之间，泵浦单模纤芯Nd3+离子吸能发生能级跃迁，辐射1064nm光子，它在由光纤右左输出端构成的激光谐振腔内振荡放大，形成1064nm激光，同时从光纤左右输出端分别输出，右路，经右耦合器II进入右双包层PPLN晶体单晶光纤的内外包层之间，光参量振荡形成信号光波长1500nm红外光与闲频光波长3660nm红外光，泵浦光倍频形成波长532nm绿光，左路同样，即形成双端输出参量振荡1500nm与532nm双波长光纤激光器。

本发明方案一、一种双端输出参量振荡1500nm与532nm双波长光纤激光器方法与装置。

它是铌酸锂晶体(PPLN)准连续近红外光学参量振荡光纤激光器，PPLN-OPO输出1500nm波长(可调谐)光的光学参量振荡器”，它是利用半导体模块输出808nm波长泵浦光，经耦合器I进入泵浦用双包层Nd3+：YAG单晶光纤的内外包层之间，泵浦光在内外包层之间来回反射，多次穿过单模纤芯被其吸收，其Nd3+离子吸能发生能级跃迁，辐射1064nm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1064nm激光，同时从左光纤输出端与右光纤输出端分别输出，输出1064nm激光，经左耦合器IIZ进入左双包层PPLN晶体单晶光纤的内外包层之间，发生参量振荡，参量振荡形成信号光波长1500nm红外光，泵浦光倍频形成波长532nm绿光，即形成1500nm红外光与532nm绿光输出，左路输出的双波长激光，经过经扩束镜扩束、聚焦镜聚焦后，左路输出1500nm红外光与532nm绿光双波长输出，右路输出1064nm激光同左路，经右耦合器IIY进入右双包层PPLN晶体单晶光纤的内外包层之间，发生参量振荡，参量振荡形成信号光波长1500nm红外光，泵浦光倍频形成波长532nm绿光，即形成1500nm绿光与532nm绿光输出，经过经扩束镜扩束、聚焦镜聚焦后，右路输出1500nm红外光与532nm绿光双波长输出，形成了双端输出光参量振荡1500nm与532nm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上，由风扇对它实施风冷，组成双端输出1500nm红外光与532nm绿光双波长光纤激光器。

本发明方案二、光波光谱设定。

本发明的光波光谱如下：

1.泵浦光波长λ₃=1064nm。

2.信号光波长λ₁=1500nm。

能量守恒条件：

频率表达式：ω₃=ω₁+ω₂

波长表达式： $\frac{1}{{\mathrm{\λ}}_3}=\frac{1}{{\mathrm{\λ}}_1}+\frac{1}{{\mathrm{\λ}}_2}$

3.闲频光波长λ₂， ${\mathrm{\λ}}_2=\frac{1}{{\mathrm{\λ}}_3^{-1}-{\mathrm{\λ}}_1^{-1}}=3660.55\mathrm{nm}$

4.泵浦光倍频频光：λb=532nm.

本发明方案三、光纤及其镀膜方案。

采用双包层Nd3+：YAG单晶光纤作为泵浦光源用，光纤输入端，镀808nm波长光高透射率膜，镀1064nm波长光高反射率膜；光纤输出端，镀808nm波长光高反射率膜，镀1064nm波长透射率5.2％的膜。

光参量振荡采用双包层PPLN晶体单晶光纤，光纤输入端，镀1064nm波长光高透射率膜，镀1500nm红外光与532nm绿光双波长光高反射率膜；光纤输出端，镀1064nm波长光高反射率膜，镀1500nm红外光与532nm绿光双波长光高透射率膜。

全部扩束镜、聚焦镜的镜片，皆镀镀1500nm红外光与532nm绿光双波长光高透射率膜。

本发明方案四、双端输出应用方案。

左右两路双端输出1500nm红外光与532nm绿光双波长激光，它们可以互为基准，可以交叉为信号源，实现同步运转，避免干涉。

本发明核心内容：

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的内外包层之间，设置来回反射泵浦光的内外包层结构，设置多次穿过而被其吸收的纤芯结构，辐射1064nm光子，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，设置由泵浦光纤右输出端镜与泵浦光纤左输出端镜构成的1064nm光子激光谐振腔，形成双1064nm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参量振荡器光纤，在泵浦光纤右输出端镜之上，设置右耦合器，在右耦合器之上设置光参量振荡器光纤的输入端镜，由右耦合器耦合连接泵浦光纤右输出端镜与光参量振荡器光纤的输入端镜，泵浦光纤右输出端镜输出的1064nm激光经右耦合器进入右光参量振荡器光纤，设置光参量振荡器光纤的输入端镜与输出端镜为：发生信号光波长1500nm红外光与闲频光波长3660nm红外光的光参量振荡器结构，设置泵浦光倍频形成波长532nm绿光结构，即形成1500nm红外光与532nm绿光双波长光输出，经过经扩束镜扩束、右聚焦镜聚焦后，右路输出1500nm红外光与532nm绿光双波长输出，经14右分束棱镜，分开输出1500nm红外光与532nm绿光；左路光与右路过程相同，同样，左路亦形成1500nm红外光与532nm绿光双波长光输出，亦即形成双端输出光参量振荡1500nm与532nm双波长光纤激光器。

2.采用双包层光纤作为泵浦光纤用，泵浦光纤输入端镜，镀808nm波长光高透射率膜，镀1064nm波长光高反射率膜；泵浦光纤输出端镜，镀808nm波长光高反射率膜，镀1064nm波长透射率5.2％的膜。

3.设置光参量振荡器光纤，它采用双包层PPLN光纤，光参量振荡器光纤输入端镜，镀1064nm波长光高透射率膜，镀1500nm红外光与532nm绿光双波长光高反射率膜；光参量振荡器光纤输出端镜，镀1064nm波长光高反射率膜，镀1500nm红外光与532nm绿光双波长光高透射率膜。

4.左右两路双端输出1500nm红外光与532nm绿光双波长激光，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、右路光参量振荡器光纤输入端镜，7、右路光参量振荡器光纤，8、右路光参量振荡器光纤输出端镜，9、右扩束镜，10、右聚焦镜，11、右路1500nm与532nm双波长激光输出，12、532nm波长激光输出，13、1500nm波长激光输出，14、右分束棱镜，15、左分束棱镜，16、1500nm波长激光输出，17、532nm波长激光输出，18、左路1500nm与532nm双波长激光输出，19、左聚焦镜，20、左扩束镜，21、左路光参量振荡器光纤C输出端镜，22、左路光参量振荡器光纤C，23、左路光参量振荡器光纤C输入端镜，24、左路耦合器IIZ，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。

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的内外包层之间，设置来回反射泵浦光的内外包层结构，设置多次穿过而被其吸收的纤芯结构，辐射1064nm光子，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1064nm光子激光谐振腔，形成双1064nm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光参量振荡光纤，具体的，在泵浦光纤右输出端镜4之上，设置右耦合器5，在右耦合器5之上设置右光参量振荡光纤的输入端镜6，由右耦合器5耦合连接泵浦光纤右输出端镜4与右光参量振荡器光纤的输入端镜6，1064nm激光经右耦合器进入右光参量振荡器光纤7中，将右光参量振荡光纤输入端镜6与右光参量振荡光纤输出端镜8设置为：发生信号光波长1500nm红外光与闲频光波长3660nm红外光的光参量振荡器结构，同时将光参量振荡器光纤输入端镜6与右光参量振荡光纤器输出端镜8设置为设置为泵浦光倍频形成波长532nm绿光的结构，即形成1500nm红外光与532nm绿光双波长输出，经过经右扩束镜9扩束、右聚焦镜10聚焦后，右路输出1500nm红外光与532nm绿光双波长11输出，经右分束棱镜14，分开输出1500nm红外光12与532nm绿光13；左路光与右路过程相同，同样，左路亦形成1500nm红外光16与532nm绿光17双波长光输出，亦即形成双端输出光参量振荡1500nm与532nm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1500nm红外光与532nm绿光双波长光纤激光器。

Claims (4)

1.一种双端输出光参量振荡532nm与1500nm双波长光纤激光器，其特征为：设置半导体模块，它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的内外包层之间，设置来回反射泵浦光的内外包层结构，设置多次穿过而被其吸收的纤芯结构，辐射1064nm光子，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，设置由泵浦光纤右输出端镜与泵浦光纤左输出端镜构成的1064nm光子激光谐振腔，形成双1064nm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参量振荡器光纤，具体的，在泵浦光纤右输出端镜之上，设置右耦合器，在右耦合器之上设置光参量振荡器光纤的输入端镜，由右耦合器耦合连接泵浦光纤右输出端镜与光参量振荡器光纤的输入端镜，泵浦光纤右输出端镜输出的1064nm激光经右耦合器进入右光参量振荡器光纤，设置光参量振荡器光纤的输入端镜与输出端镜为：发生信号光波长1500nm红外光与闲频光波长3660nm红外光的光参量振荡器结构，设置泵浦光倍频形成波长532nm绿光结构，即形成1500nm红外光与532nm绿光双波长光输出，经过经扩束镜扩束、右聚焦镜聚焦后，右路输出1500nm红外光与532nm绿光双波长输出，经14右分束棱镜，分开输出1500nm红外光与532nm绿光；左路光与右路过程相同，同样，左路亦形成1500nm红外光与532nm绿光双波长光输出，亦即形成双端输出光参量振荡1500nm与532nm双波长光纤激光器。

2.依据权利要求1所述，一种双端输出光参量振荡532nm与1500nm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，泵浦光纤输入端镜，镀808nm波长光高透射率膜，镀1064nm波长光高反射率膜；泵浦光纤输出端镜，镀808nm波长光高反射率膜，镀1064nm波长透射率5.2％的膜。

3.依据权利要求1所述，一种双端输出光参量振荡532nm与1500nm双波长光纤激光器，其特征为：设置光参量振荡器光纤，它采用双包层PPLN光纤，光参量振荡器光纤输入端镜，镀1064nm波长光高透射率膜，镀1500nm红外光与532nm绿光双波长光高反射率膜；光参量振荡器光纤输出端镜，镀1064nm波长光高反射率膜，镀1500nm红外光与532nm绿光双波长光高透射率膜。

4.依据权利要求1所述，一种双端输出光参量振荡532nm与1500nm双波长光纤激光器，其特征为：左右两路双端输出1500nm红外光与532nm绿光双波长激光，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。