CN104577658A - 一种风速仪用三端输出660nm与1064nm与808nm三波长光纤激光器 - Google Patents

一种风速仪用三端输出660nm与1064nm与808nm三波长光纤激光器 Download PDF

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一种风速仪用三端输出660nm与1064nm与808nm三波长光纤激光器,它由多模泵浦二极管模块组发射808nm泵浦光,经耦合器耦合到双端输出传输光纤中,双端输出,左路,泵浦光经左光纤耦合器,泵浦辐射1319nm光子,在左光纤谐振腔内放大,输出1319nm激光双端输出,经KTP晶体,产生倍频光波长660nm,另一端经2扩束镜、输出镜直接输出808nm激光,形成660nm与808nm激光,右路,泵浦光经右光纤耦合器,泵浦辐射1064nm光子,在谐振腔内放大,输出1064nm激光,输出波长1064nm,由此,右左路三端输出660nm与1064nm与808nm三波长激光。

Description

一种风速仪用三端输出660nm与1064nm与808nm三波长光纤激光器
技术领域:激光器与应用技术领域。
技术背景:
660nm与1064nm与808nmm波长激光,是用于风速仪用光谱检测、激光源、物化分析等应用的激光,它可作为风速仪用光纤传感器的分析检测等应用光源,它还用于风速仪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。
一种风速仪用三端输出660nm与1064nm与808nm三波长光纤激光器,660nm与1064nm与808nm波长激光,是用于风速仪用光谱检测、激光源、物化分析等应用的激光,它可作为风速仪用光纤传感器的分析检测等应用光源,它还用于风速仪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:
一种风速仪用三端输出660nm与1064nm与808nm三波长光纤激光器方法,它由多模泵浦二极管模块组发射808nm泵浦光,经耦合器耦合到双端输出传输光纤中,双端输出,左路,泵浦光经左光纤耦合器,泵浦辐射1319nm光子,在左光纤谐振腔内放大,输出1319nm激光双端输出,经KTP晶体,产生倍频光波长660nm,另一端经2扩束镜、输出镜直接输出808nm激光,形成660nm与808nm激光,右路,泵浦光经右光纤耦合器,泵浦辐射1064nm光子,在谐振腔内放大,输出1064nm激光,输出波长1064nm,由此,右左路三端输出660nm与1064nm与808nm三波长激光。
本发明方案一、一种风速仪用三端输出660nm与1064nm与808nm三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传输光纤从它的右左两端输出。
左路,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,双端输出,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,它在由右光纤输出端与左光纤输出端构成的激光谐振腔内振荡放大,形成一端1319nm激光输出,进入左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,经左输出镜输出,再经左1扩束镜与左1聚焦镜输出660nm激光,另一端输出808nm,进入左2扩束镜,输出镜,左2聚焦镜输出808nm激光,形成左1输出660nm激光,左2输出808nm激光。
右路,808nm泵浦光右光纤耦合器,耦合到右双包层Nd3+:YAG单晶光纤输入端,它进入到它进入到右双包层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,在右双包层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,经输出镜输出,经右扩束镜与右聚焦镜输出1064nm激光。
由此,右路输出1064nm激光与左路输出660nm、808nm激光,形成三端三波长输出。
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。
左路光纤,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,双端输出,左1光纤输出端镀对1319nm波长光T=5%反射率膜,光纤输出端镀对1319nm波长光T=6%的反射率膜,光纤两端形成谐振腔,光纤设计为圆环形,其中间端设置耦合器。
右路光纤,与左路光纤主体相同,区别是,光纤输入出端镀波长膜层不同。
本发明方案三、镀膜方案设置。
泵浦光纤:镀808nm高透射率膜。
左1路光纤: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。
左1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。
左1路倍频激光KTP晶体,两端镀660nm波长光的增透膜。
左2路光纤输出端镀对808nm波长光T=5%反射率膜。
左2路输出镜片,镀对1319nm波长光高反射率膜,镀对808nm波长高透膜。右路光纤: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。
右路输出镜片,镀对1064nm波长光高透射率膜。
本发明方案四、应用方案。
右左两端输出激光,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,设置由泵浦光纤右输出端镜与泵浦光纤左输出端镜构成双侧808nm激光输出,在泵浦光纤双侧输出端镜之上,分别设置1064光纤与1319光纤。
右路,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1064nm波长的光纤,1064nm波长的光纤设置为环形单侧相向双端输入与输出的结构,由右耦合器耦合连接泵浦光纤右输出端镜与1064nm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:1064nm扩束镜、1064nm输出镜与1064nm聚焦镜,1064nm激光经扩束镜扩束与聚焦镜输出。
左路,在泵浦光纤右输出端镜之上,设置左耦合器,在左耦合器之上设置1319nm波长的光纤,1319nm波长的光纤设置为环形两侧向上同向双侧输出端镜结构,由左耦合器耦合连接1319nm波长的光纤,泵浦光808nm激光经左耦合器进入1319nm波长光纤,设置1319nm波长的光纤的右输出端镜与左输出端镜为:发生波长1319nm红外光的光纤谐振腔,即形成1319nm红外光输出,1319nm光纤的左端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660nm激光,1319nm光纤的右端输出端镜设置为808nm输出镜,它上边依次设置:808nm扩束镜、808nm输出镜、808nm聚焦镜.
右左三路形成660nm、1064nm与808nm激光三波长激光输出,亦即形成660nm、1064nm与808nm激光三波长光纤激光器。
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。
倍频1064nm激光KTP晶体,两侧镀1064nm高透射率膜。
1064nm输出镜,镀1319nm高反射率膜,镀1064nm高透射率膜。
4.右左三路形成660nm、1064nm与,808nm激光三波长激光输出,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、1064nm光纤输入端镜,7、1064nm光纤,8、1064nm光纤输出端镜,9、1064nm扩束镜,10、1064nm聚焦镜,11、1064nm激光输出,12、808nm扩束镜,13、808nm聚焦镜,14、808nm激光输出,15、808nm输出镜,16、808nm波长右输出端镜,17、660nm激光输出,18、660nm聚焦镜,19、660nm输出镜,20、660nm扩束镜,21、倍频660激光KTP晶体,22、1319nm波长光纤左输出端镜,23、1319nm波长光纤,24、左耦合器,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。
具体实施方式:
设置半导体模块1,由半导体模块电源29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,设置泵浦光纤3为环形两侧向上同向双侧输出端镜结构,即泵浦光纤双侧同向输出端镜结构,设置由泵浦光纤3右输出端镜27与泵浦光纤左输出端4镜构成双侧808nm激光输出,在泵浦光纤同向双侧输出端镜结构之上,分别设置1064nm光纤7与1319nm光纤23。
右路,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1064nm光纤7,1064nm光纤7设置为环形单侧相向双端输入与输出的结构,由右耦合器5耦合连接泵浦光纤右输出端镜4与1064nm波长的光纤的输入端镜6,泵浦光纤右输出端镜4输出的808nm激光经右耦合器5进入1064nm光纤7,设置1064nm光纤7的输入端镜6与输出端镜8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光纤的输出端镜8的上边依次设置:1064nm扩束镜9、1064nm输出镜30与1064nm聚焦镜10,1064nm激光经扩束镜扩束与聚焦镜输出1064nm激光输出11。
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1319nm波长的光纤,1319nm波长的光纤设置为环形两侧向上同向双侧输出端镜结构,由左耦合器耦合连接1319nm波长的光纤,泵浦光808nm激光经左耦合器进入1319nm波长光纤,设置1319nm波长的光纤的右输出端镜22与左输出端镜16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光纤的左端输出端镜的上边依次设置:倍频660nm激光KTP晶体21、660nm扩束镜20、660nm输出镜19与660nm聚焦镜18,1319nm波长经倍频660nm激光KTP晶体21,倍频输出660nm激光,经扩束镜扩束与聚焦镜输出660nm激光17,808nm波长右端输出端镜16的上边依次设置:808nm扩束镜12、808nm输出镜15、808nm聚焦镜13,输出808nm激光14.
右左三路形成660nm、1064nm与808nm激光三波长激光输出,亦即形成660nm、1064nm与808nm激光三波长光纤激光器。
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30上,由风扇28实施风冷,组成输出660nm、1064nm与808nm激光三波长光纤激光器。

Claims (2)

1.一种风速仪用三端输出660nm与1064nm与808nm三波长光纤激光器,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,设置由泵浦光纤右输出端镜与泵浦光纤左输出端镜构成双侧808nm激光输出,在泵浦光纤双侧输出端镜之上,分别设置1064光纤与1319光纤。
右路,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1064nm波长的光纤,1064nm波长的光纤设置为环形单侧相向双端输入与输出的结构,由右耦合器耦合连接泵浦光纤右输出端镜与1064nm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:1064nm扩束镜、1064nm输出镜与1064nm聚焦镜。
左路,在泵浦光纤右输出端镜之上,设置左耦合器,在左耦合器之上设置1319nm波长的光纤,1319nm波长的光纤设置为环形两侧向上同向双侧输出端镜结构,由左耦合器耦合连接1319nm波长的光纤,泵浦光808nm激光经左耦合器进入1319nm波长光纤,设置1319nm波长的光纤的右输出端镜与左输出端镜为:发生波长1319nm红外光的光纤谐振腔,即形成1319nm红外光输出,1319nm光纤的左端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660nm激光,1319nm光纤的右端输出端镜设置为808nm输出镜,它上边依次设置:808nm扩束镜、808nm输出镜、808nm聚焦镜.
右左三路形成660nm与1064nm与808nm三波长激光输出,亦即形成660nm与1064nm与808nm激光三波长光纤激光器。
2.根据权利要求1所述,一种风速仪用660nm与1064nm与808nm三波长光纤激光器,其特征为,右左三路形成660nm、1064nm与,808nm激光三波长激光输出,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。
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