CN105896285A - 一种物联网用970nm、1064nm、1319nm三波长光纤输出激光器 - Google Patents

Abstract

一种物联网用970nm、1064nm、1319nm三波长光纤输出激光器，设置四波混频的周期极化铌酸锂激光谐振腔，在1064nm激光输出光纤尾段设置1064nm分束光纤圈，分束一路1064nm激光输出，在1319nm激光输出光纤尾段设置1319nm分束光纤圈，分束一路1319nm输出，信号光970nm、闲频光1500nm、泵浦光I 1064nm与泵浦光II 1319nm进入970nm四波混频周期极化铌酸锂激光谐振腔，发生四波混频效应，产生信号光970nm输出，最后输出970nm、1064nm、1319nm三波长光纤激光输出。

Description

一种物联网用970nm、1064nm、1319nm三波长光纤输出激光器

技术领域：激光器与应用技术领域。

技术背景：

970nm、1064nm、1319nm三波长激光，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970nm、1064nm、1319nm三波长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970nm、1064nm、1319nm三波长光纤输出激光器，设置四波混频的周期极化铌酸锂激光谐振腔，在1064nm激光输出光纤尾段设置1064nm分束光纤圈，分束一路1064nm激光输出，在1319nm激光输出光纤尾段设置1319nm分束光纤圈，分束一路1319nm输出，信号光970nm、闲频光1500nm、泵浦光I 1064nm与泵浦光II 1319nm进入970nm四波混频周期极化铌酸锂激光谐振腔，发生四波混频效应，产生信号光970nm输出，最后输出970nm、1064nm、1319nm三波长光纤激光输出。

方案一、970nmmmm四波长光纤激光器结构。

设置信号光970nm、闲频光1500nm、泵浦光I 1064nm与泵浦光II 1319nm发生四波混频的周期极化铌酸锂激光谐振腔的结构，从其输入端依次设置三波长输入镜、970nm四波混频周期极化铌酸锂激光晶体、970nm输出镜、970nm聚焦耦合输出镜，970nm聚焦耦合输出镜耦合接入970nm输出光纤。

方案二、分别设置1064nm、1319nm激光分束光纤圈

在1064nm激光输出光纤尾段设置1064nm分束光纤圈，分束一路1064nm激光输出，在1319nm激光输出光纤尾段设置1319nm分束光纤圈，分束一路1319nm输出。

方案三、设置1500nm周期极化铌酸锂激光参量振荡谐振腔

设置1500nm周期极化铌酸锂激光参量振荡谐振腔，从其输入端起依次设置：三级光纤输入镜、1064nm参量振荡基频激光晶体、参量振荡输入镜、1500nm周期极化铌酸锂激光晶体、1500nm输出镜、与输出端的1500nm聚焦耦合输出镜，由此构成1500nm周期极化铌酸锂激光参量振荡谐振腔.

方案四、设置1319nm激光谐振腔

设置1319nm激光谐振腔，从其输入端起依次设置：二级输入镜、1319nm基频激光晶体、1319nm输出镜21与输出端的1319nm聚焦耦合输出镜，由此构成1319nm激光谐振腔。

方案五、设置1064nm谐振腔

设置1064nm谐振腔，从其输入端起依次设置：一级输入镜、1064nm激光晶体、1064nm输出镜11与输出端的1064nm聚焦耦合输出镜，由此构成1064nm谐振腔。

方案六、设置三级光纤结构

设置三级光纤结构，三级光纤结构由一级光纤圈、二级光纤圈与三级光纤圈连接一体而成，一级光纤圈通过808nm泵浦耦合器连接在半导体模块上，半导体模块由半导体模块电源供电，上述全部光学元件都安装在光学轨道及光机具上，在光学轨道及光机具上设置风扇3。

方案七、工作过程

半导体模块电源供电给半导体模块供电，半导体模块发射808nm激光经808nm泵浦耦合器耦合进入一级光纤圈，从而进入三级光纤结构的二级光纤圈与三级光纤圈，808nm激光在三级光纤结构中得到增益，从由三级光纤圈引出三级光纤输出端，输入808nm激光进入1500nm周期极化铌酸锂激光参量振荡谐振腔，经1500nm周期极化铌酸锂激光参量振荡谐振腔的1064nm参量振荡基频激光晶体生成的1064nm激光去泵浦光学参量振荡生成1500nm激光，经1500nm输出镜进入倍频输出1500nm激光，经1500nm聚焦耦合输出镜输出，由此构成1500nm周期极化铌酸锂激光参量振荡谐振腔，经1500nm聚焦耦合输出镜耦合到1500nm输出光纤中，由其输入1500nm激光到三波长参量耦合器中；从由二级光纤圈引出二级光纤输出端，输入808nm激光进入1319nm激光谐振腔，经1319nm激光谐振腔的1319nm基频激光晶体生成1319nm激光，经1319nm聚焦耦合输出镜耦合到1319nm输出光纤中，由其输入1319nm激光到三波长参量耦合器中；从由一级光纤圈引出一级光纤输出端，输入808nm激光进入1064nm谐振腔，1064nm谐振腔生成1064nm基频激光，经1064nm聚焦耦合输出镜耦合到1064nm输出光纤中，由其输入1064nm激光到三波长参量耦合器中；从而，1500nm激光、1064nm激光与1319nm激光经三波长参量耦合器耦合进入970nm四波混频周期极化铌酸锂激光谐振腔，信号光970nm、闲频光1500nm、泵浦光I 1064nm与泵浦光II 1319nm发生四波混频效应，使信号光970nm发生、增益，信号光970nm经970nm聚焦耦合输出镜耦合到970nm输出光纤，输出970nm激光输出，在1064nm激光输出光纤尾段设置1064nm分束光纤圈，分束一路1064nm激光输出，在1319nm激光输出光纤尾段设置1319nm分束光纤圈，分束一路1319nm输出，最后输出970nm、1064nm、1319nm三波长光纤激光输出。

本发明的核心内容：

一种物联网用970nm、1064nm、1319nm三波长光纤输出激光器，在1064nm激光输出光纤尾段设置1064nm分束光纤圈，分束一路1064nm激光输出，在1319nm激光输出光纤尾段设置1319nm分束光纤圈，分束一路1319nm输出，设置信号光970nm、闲频光1500nm、泵浦光I 1064nm与泵浦光II 1319nm发生四波混频的周期极化铌酸锂激光谐振腔的结构，四波混频生成970nm光纤激光输出，构成970nm、1064nm、1319nm三波长光纤输出激光器结构。

分束一路1500nm激光输出，1064nm分束光纤圈，分束一路1064nm激光输出，1319nm分束光纤圈，分束一路1319nm输出，信号光970nm、闲频光1500nm、泵浦光I 1064nm与泵浦光II 1319nm进入970nm四波混频周期极化铌酸锂激光谐振腔，发生四波混频效应，生成信号光970nm激光输出，形成970nm、1064nm、1319nm三波长光纤激光输出。

附图说明：

附图为本专利的结构图，附图其中为：1、光学轨道及光机具，2、半导体模块，3、风扇，4、808nm泵浦耦合器，5、半导体模块电源，6、一级光纤圈，7、一级光纤输出端，8、一级光纤耦合器，9、一级输入镜，10、1064nm激光晶体，11、1064nm输出镜，12、聚焦耦合输出镜，13、1064nm输出光纤，14、1064nm谐振腔，15、二级光纤圈，16、二级光纤输出端，17、二级光纤耦合器，18、1319nm聚焦耦合输出镜，19、1319nm输出光纤，20、传输光纤，21、1319nm输出镜，22、1319nm基频激光晶体，23、二级输入镜，24、1319nm激光谐振腔，25、三级光纤圈，26、1500nm输出光纤，27、1500nm聚焦耦合输出镜，28、1500nm输出镜，29、1500nm周期极化铌酸锂激光晶体，30、参量振荡输入镜，31、1064nm参量振荡基频激光晶体，32、三级光纤输入镜，33、三波长参量耦合器，34、三级光纤耦合器，35、1500nm周期极化铌酸锂激光参量振荡谐振腔，36、三级光纤输出端，37、三波长参量耦合传输光纤，38、970nm四波混频周期极化铌酸锂激光谐振腔，39、三波长输入镜，40、970nm四波混频周期极化铌酸锂激光晶体，41、970nm输出镜，42、970nm聚焦耦合输出镜，43、970nm输出光纤，44、970nm激光输出，45、1064nm激光输出光纤，46、1064nm分束光纤圈，47、1319nm输出光纤，48、1319nm分束光纤圈，49、三级光纤结构。

具体实施方式：

设置970nm四波混频周期极化铌酸锂激光谐振腔38，设置1064nm分束光纤圈46，设置1319nm分束光纤圈48，设置信号光970nm、闲频光1500nm、泵浦光I 1064nm与泵浦光II 1319nm发生四波混频的周期极化铌酸锂激光谐振腔38的结构，在970nm四波混频周期极化铌酸锂激光谐振腔38输出端设置970nm聚焦耦合输出镜42耦合接入970nm输出光纤43，在1064nm激光输出光纤13尾段设置1064nm分束光纤圈46，分束一路1064nm激光输出，在1319nm激光输出光纤19尾段设置1319nm分束光纤圈48，分束一路1319nm输出，闲频光1500nm、泵浦光I 1064nm与泵浦光II 1319nm与来源于三波长参量耦合传输光纤37，三波长参量耦合传输光纤37的前面设置三波长参量耦合器33，将1064nm输出光纤13、1319nm输出光纤19与1500nm输出光纤26耦合接入三波长参量耦合器33，设置1500nm周期极化铌酸锂激光参量振荡谐振腔35，1500nm周期极化铌酸锂激光参量振荡谐振腔35通过其输出端的1500nm聚焦耦合输出镜27接入到1500nm输出光纤26中，1500nm周期极化铌酸锂激光参量振荡谐振腔35的输入端通过三级光纤耦合器34接在三级光纤输出端36上，三级光纤输出端36由三级光纤结构49的三级光纤圈25引出；设置信号光970nm四波混频的周期极化铌酸锂激光谐振腔38的结构，从其输入端依次设置三波长输入镜39、970nm四波混频周期极化铌酸锂激光晶体40、970nm输出镜41、970nm聚焦耦合输出镜42，970nm聚焦耦合输出镜42耦合接入970nm输出光纤43，设置1319nm激光谐振腔24，1319nm激光谐振腔24通过其输出端的1319nm聚焦耦合输出镜18接入到1319nm输出光纤19中，1319nm激光谐振腔24通过其输入端的二级光纤耦合器17接在二级光纤输出端16上，二级光纤输出端16从三级光纤结构49的二级光纤圈15上引出；设置1064nm谐振腔14，1064nm谐振腔14的输出端通过1064nm聚焦耦合输出镜12接入到1064nm输出光纤13中，1064nm谐振腔14通过其输入端的一级光纤耦合器8接在一级光纤输出端7上，一级光纤输出端7由三级光纤结构49的一级光纤圈6引出；设置1500nm周期极化铌酸锂激光参量振荡谐振腔35，从其输入端起依次设置：三级光纤输入镜32、1064nm参量振荡基频激光晶体31、参量振荡输入镜30、1500nm周期极化铌酸锂激光晶体29、1500nm输出镜28、输出端的1500nm聚焦耦合输出镜27，由此构成1500nm周期极化铌酸锂激光参量振荡谐振腔35；设置1319nm激光谐振腔24，从其输入端起依次设置：二级输入镜23、1319nm基频激光晶体22、1319nm输出镜21、与输出端的1319nm聚焦耦合输出镜18，由此构成1319nm激光谐振腔24；设置1064nm谐振腔14，从其输入端起依次设置：一级输入镜9、1064nm激光晶体10、1064nm输出镜11与输出端的1064nm聚焦耦合输出镜12，由此构成1064nm谐振腔14，设置三级光纤结构49，三级光纤结构49由一级光纤圈6、二级光纤圈15与三级光纤圈25连接一体而成，一级光纤圈6通过808nm泵浦耦合器4连接在半导体模块2上，半导体模块2由半导体模块电源5供电，上述全部光学元件都安装在光学轨道及光机具1上，在光学轨道及光机具1上设置风扇3，总体构成970nm、1064nm、1319nm三波长光纤输出激光器结构。

工作过程：

半导体模块电源5供电给半导体模块2供电，半导体模块2发射808nm激光经808nm泵浦耦合器4耦合进入一级光纤圈6，从而进入三级光纤结构49的二级光纤圈15与三级光纤圈25，808nm激光在三级光纤结构49中得到增益，从由三级光纤圈25引出三级光纤输出端36，输入808nm激光进入1500nm周期极化铌酸锂激光参量振荡谐振腔35，经1500nm周期极化铌酸锂激光参量振荡谐振腔35的1064nm参量振荡基频激光晶体31生成的1064nm激光去泵浦光学参量振荡生成1500nm激光，经1500nm聚焦耦合输出镜27耦合到1500nm输出光纤26中，由其输入1500nm激光到三波长参量耦合器33中；从由二级光纤圈15引出二级光纤输出端16，输入808nm激光进入1319nm激光谐振腔24，经1319nm激光谐振腔24的1319nm基频激光晶体22生成1319nm激光，经1319nm聚焦耦合输出镜18耦合到1319nm输出光纤19中，由其输入1319nm激光到三波长参量耦合器33中；从由一级光纤圈6引出一级光纤输出端7，输入808nm激光进入1064nm谐振腔14，1064nm谐振腔14生成1064nm基频激光，经1064nm聚焦耦合输出镜12耦合到1064nm输出光纤13中，由其输入1064nm激光到三波长参量耦合器33中；从而，1500nm激光、1064nm激光与1319nm激光经三波长参量耦合器33耦合进入970nm四波混频周期极化铌酸锂激光谐振腔38，信号光970nm、闲频光1500nm、泵浦光I 1064nm与泵浦光II 1319nm发生四波混频效应，使信号光970nm发生、增益，信号光970nm经970nm聚焦耦合输出镜42与970nm输出光纤43输出970nm激光输出44，在1064nm激光输出光纤13尾段设置1064nm分束光纤圈46，分束一路1064nm激光输出，在1319nm激光输出光纤19尾段设置1319nm分束光纤圈48，分束一路1319nm输出。

Claims (2)

1.一种物联网用970nm、1064nm、1319nm三波长光纤输出激光器，其特征为，在1064nm激光输出光纤尾段设置1064nm分束光纤圈，分束一路1064nm激光输出，在1319nm激光输出光纤尾段设置1319nm分束光纤圈，分束一路1319nm输出，设置信号光970nm、闲频光1500nm、泵浦光I 1064nm与泵浦光II1319nm发生四波混频的周期极化铌酸锂激光谐振腔的结构，四波混频生成970nm光纤激光输出，构成970nm、1064nm、1319nm三波长光纤输出激光器结构。

2.根据权利要求1所述的一种物联网用970nm、1064nm、1319nm三波长光纤输出激光器，其特征为，分束一路1500nm激光输出，1064nm分束光纤圈，分束一路1064nm激光输出，1319nm分束光纤圈，分束一路1319nm输出，信号光970nm、闲频光1500nm、泵浦光I 1064nm与泵浦光II 1319nm进入970nm四波混频周期极化铌酸锂激光谐振腔，发生四波混频效应，生成信号光970nm激光输出，形成970nm、1064nm、1319nm三波长光纤激光输出。