CN114597737A - 一种基于掺磷光纤及光纤环形镜的外腔式1270nm激光器 - Google Patents

一种基于掺磷光纤及光纤环形镜的外腔式1270nm激光器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于掺磷光纤及光纤环形镜的外腔式1270nm激光器，涉及激光技术领域。所述外腔式激光器，其结构包括高反射光栅、激光泵浦源、合束器、掺镱光纤、泵浦剥离器、偏振无关隔离器、模场匹配器、光纤环形镜、波分复用器、掺磷光纤；泵浦激光通过合束器进入激光谐振腔中，依次通过掺镱光纤、泵浦剥离器、偏振无关隔离器、模场匹配器，再被光纤环形镜反射回来，通过上述器件后，再被高反光栅反射，以此往复在谐振腔内振荡，形成中心波长为1087nm的激光。一部分光束经波分复用器耦合进入掺磷光纤，经掺磷光纤增益产生1270nm波长的激光。1270nm激光可有效激发生物细胞反应，用于多种疾病治疗。

Description

一种基于掺磷光纤及光纤环形镜的外腔式1270nm激光器
技术领域
本发明涉及激光技术领域，具体为一种基于掺磷光纤及光纤环形镜的外腔式1270nm激光器。
背景技术
以激光技术为基础的光动力疗法(PDT)被广泛应用于临床实践中。PDT技术是利用光照手段在组织内产生的大量活性氧(主要为单线态氧)的强氧化作用杀死肿瘤细胞或病变组织。目前PDT产生单线态氧的途径是光敏化方法。但同时光敏化PDT技术也存在光敏副作用大、治疗周期长、可临床应用的光敏药物少等缺点。
在临床应用中，激光可以深度穿透组织，以光子的形式直接被细胞膜和线粒体中的发色团吸收，增加细胞中ATP(三磷酸腺苷)的产出的产出，ATP是细胞能量的载体ATP的增加意味着细胞活性的增加，进而增强细胞自身愈合的能力。国际激光理疗协会认定，当激光的能量密度达到5～7J/cm2时，就可以有效激发生物细胞反应。因此，无药物PDT试图采用1270nm波长附近的激光直接激发组织的氧分子，将其激发到激发态，产生光动力治疗效果。但是，用于PDT疗法的输出波长在1270nm附近的激光器特别是光纤激光器研究并不成熟。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于掺磷光纤及光纤环形镜的外腔式1270nm激光器，解决了背景技术中提到的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于掺磷光纤及光纤环形镜的外腔式1270nm激光器，其结构包括高反射光栅、激光泵浦源、合束器、掺镱光纤、泵浦剥离器、偏振无关隔离器、模场匹配器、光纤环形镜、波分复用器、掺磷光纤。
如上述的基于掺磷光纤及光纤环形镜的外腔式1270nm激光器，其中，
优选的是，所述泵浦源的中心波长分别为980nm，所述泵浦激光器输出的能量由所述掺镱光纤吸收，并形成粒子数反转。
优选的是，所述高反射光栅为光纤啁啾布拉格光栅，反射率大于99.8％，中心波长为1087nm，反射光谱带宽小于2nm，且输出端进行15°切割，防止反射腔内激光。
优选的是，所述掺镱光纤为增益光纤，芯径为10/130μm,长度为5m，经980nm泵浦激光器泵浦后在腔内形成粒子数反转得到1087nm激光。
优选的是，所述泵浦剥离器的工作波长为980nm，可使1087nm激光通过，隔离980nm激光。
优选的是，所述宽带波分复用器的中心波长为1087/1130—1300nm，其输入端为1087nm激光。
优选的是，所述环形镜耦合器采用了50:50耦合比，两端输出端相连形成光纤环形镜。
优选的是，所述掺磷光纤的长度为200m，其作为拉曼光纤经1087nm激光泵浦后产生1270nm激光。
附图说明
图1为本发明基于掺磷光纤及光纤环形镜的外腔式1270nm激光器的结构图。
图中：1、泵浦源；2、高反射光栅；3、合束器；4、掺镱光纤；5、泵浦剥离器；6、偏振无关隔离器；7、模场匹配器；8、波分复用器；9、光纤环形镜；10、掺磷光纤。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种基于掺磷光纤及光纤环形镜的外腔式1270nm激光器，其结构包括高反射光栅、激光泵浦源、合束器、掺镱光纤、泵浦剥离器、偏振无关隔离器、模场匹配器、光纤环形镜、波分复用器、掺磷光纤。
泵浦源1的中心波长为980nm，且泵浦激光器的中心波长为980nm，通过合束器2耦合进入光纤谐振腔，所述泵浦源1输出的能量由所述掺镱光纤4吸收，并形成粒子数反转。
高反射光栅2的反射率大于99.8％，中心波长为1087nm，反射光谱带宽小于2nm；光纤环形镜9的输出耦合器的耦合比为50:50。两者作为反射镜使激光在腔内振荡。
掺镱光纤4为增益光纤，芯径为10/130μm,长度为5m，作为增益光纤为谐振腔提供增益，经980nm泵浦激光器1泵浦后在腔内形成粒子数反转得到1087nm激光。
偏振无关隔离器6为1087nm无关隔离器，其作用是确保激光单向传输，消除有害反射，尾纤为普通单模光纤。
模场匹配器7前端光纤型号为10/130μm；模场匹配器后端光纤型号为9/125μm。
泵浦剥离器5的工作波长是980nm,用于剥离腔内波长为980nm的泵浦光，使得1087nm激光单向通过。
掺磷光纤10的长度为200m，其作为拉曼光纤经1087nm激光泵浦后产生1270nm激光。输出端进行15°切割输出1270nm激光。
激光器的搭建如下：
所述的一种基于掺磷光纤及光纤环形镜的外腔式1270nm激光器，其特征在于：泵浦源(1)与合束器(2)的第一输入端相连，泵浦光通过单模光纤连接合束器(2)进入腔内；合束器(2)的第一输出端与高反射光栅(2)的一端相连，高反射光栅(2)的另一端进行15°切割；合束器(2)的第二输出端与掺镱光纤(4)的一端相连，掺镱光纤的另一端与泵浦隔离器(5)的一端相连接，泵浦隔离器(5)的另一端和偏振无关隔离器(6)的输入端连接，偏振无关隔离器(6)的输出端与模场匹配器(7)的一端相连，模场匹配器(7)的另一端与波分复用器(8)的第一输入端连接，波分复用器(8)的第一输出端连接一个光纤环形镜(9)，波分复用器(8)的第二输出端与掺磷光纤(10)的一端相连，掺磷光纤的另一端进行15°切割，用于输出1270nm激光。
泵浦激光通过合束器进入激光谐振腔中，依次通过掺镱光纤、泵浦剥离器、偏振无关隔离器、模场匹配器，再被光纤环形镜反射回来，通过上述器件后，再被高反射光栅反射，以此往复在谐振腔内振荡，形成中心波长为1087nm的激光。一部分光束经波分复用器耦合进入掺磷光纤，经掺磷光纤增益产生1270nm波长的激光。1270nm激光可有效激发生物细胞反应，用于多种疾病治疗。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种基于掺磷光纤及光纤环形镜的外腔式1270nm激光器，其特征在于：所述光纤激光器的结构包括泵浦源(1)、高反射光栅(2)、合束器(3)、掺镱光纤(4)、泵浦剥离器(5)、偏振无关隔离器(6)、模场匹配器(7)、波分复用器(8)、光纤环形镜(9)和掺磷光纤(10)。
2.根据权利要求1所述一种基于掺磷光纤及光纤环形镜的外腔式1270nm激光器，其特征在于：泵浦源(1)与合束器(2)的第一输入端相连，泵浦光通过单模光纤连接合束器(2)进入腔内；合束器(2)的第一输出端与高反射光栅(2)的一端相连，高反射光栅(2)的另一端进行15°切割；合束器(2)的第二输出端与掺镱光纤(4)的一端相连，掺镱光纤的另一端与泵浦隔离器(5)的一端相连接，泵浦隔离器(5)的另一端和偏振无关隔离器(6)的输入端连接，偏振无关隔离器(6)的输出端与模场匹配器(7)的一端相连，模场匹配器(7)的另一端与波分复用器(8)的第一输入端连接，波分复用器(8)的第一输出端连接一个光纤环形镜(9)，波分复用器(8)的第二输出端与掺磷光纤(10)的一端相连，掺磷光纤的另一端进行15°切割，用于输出。
3.根据权利要求1所述一种基于掺磷光纤及光纤环形镜的外腔式1270nm激光器，其特征在于：所述泵浦源(1)的中心波长为980nm，所述泵浦激光器(1)输出的能量由所述掺镱光纤(4)吸收，并形成粒子数反转。
4.根据权利要求1所述一种基于掺磷光纤及光纤环形镜的外腔式1270nm激光器，其特征在于：所述高反射光栅(2)的反射率大于99.8％，中心波长为1087nm，反射光谱带宽小于2nm，且输出端进行15°切割，防止反射腔内激光。
5.根据权利要求1所述一种基于掺磷光纤及光纤环形镜的外腔式1270nm激光器，其特征在于：所述掺镱光纤(4)为增益光纤，芯径为10/130μm，长度为5m。
6.根据权利要求1所述一种基于掺磷光纤及光纤环形镜的外腔式1270nm激光器，其特征在于：所述波分复用器(8)为1087/1130-1300nm宽带波分复用器，其输入端为1087nm激光。
7.根据权利要求1所述一种基于掺磷光纤及光纤环形镜的外腔式1270nm激光器，其特征在于：所述光纤环形器(9)的输出耦合器的耦合比为50:50，两端输出端相连形成光纤环形镜。
8.根据权利要求1所述一种基于掺磷光纤及光纤环形镜的外腔式1270nm激光器，其特征在于：所述掺磷光纤(10)的长度为200m。
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