CN116154594B - 一种全光纤结构的中红外锁模激光振荡器 - Google Patents

一种全光纤结构的中红外锁模激光振荡器 Download PDF

Info

Publication number
CN116154594B
CN116154594B CN202310424987.9A CN202310424987A CN116154594B CN 116154594 B CN116154594 B CN 116154594B CN 202310424987 A CN202310424987 A CN 202310424987A CN 116154594 B CN116154594 B CN 116154594B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fiber
optical fiber
laser
infrared
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202310424987.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116154594A (zh
Inventor
李平雪
王超
姚传飞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Technology
Original Assignee
Beijing University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Technology filed Critical Beijing University of Technology
Priority to CN202310424987.9A priority Critical patent/CN116154594B/zh
Publication of CN116154594A publication Critical patent/CN116154594A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116154594B publication Critical patent/CN116154594B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/067—Fibre lasers
    • H01S3/06708—Constructional details of the fibre, e.g. compositions, cross-section, shape or tapering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/067—Fibre lasers
    • H01S3/06708—Constructional details of the fibre, e.g. compositions, cross-section, shape or tapering
    • H01S3/06745—Tapering of the fibre, core or active region
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/067—Fibre lasers
    • H01S3/0675—Resonators including a grating structure, e.g. distributed Bragg reflectors [DBR] or distributed feedback [DFB] fibre lasers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/0941—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/11—Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
    • H01S3/1106—Mode locking
    • H01S3/1112—Passive mode locking
    • H01S3/1115—Passive mode locking using intracavity saturable absorbers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

一种全光纤结构的中红外锁模激光振荡器，能够适配于氟化物玻璃光纤的工艺技术手段，高质量地实现了中红外锁模激光振荡器的全纤化，在保持锁模激光输出质量的前提下，大大提升了系统的稳定性与集成性。包括：信号光纤（1）、中红外光纤合束器（2）、泵浦模块（3）、耦合输出镜（4）、可饱和吸收体（5）、中红外啁啾布拉格光纤光栅（6）。

Description

一种全光纤结构的中红外锁模激光振荡器
技术领域
本发明涉及光纤激光器的技术领域，尤其涉及一种全光纤结构的中红外锁模激光振荡器。
背景技术
响应波段在中红外成像探测器已广泛应用于红外制导导弹、红外侦查系统、光电预警系统等，用以对目标的精确打击和战场态势感知，大部分的探测器响应波段在2.5～3.3μm，使用该波段的中红外脉冲激光器辐照上述成像探测器，可在较低的平均功率下使其致盲失效，因此中红外脉冲激光器的研发在国防方面具有重要的应用价值。
目前，锁模激光技术是实现中红外超短脉冲光纤激光的主要手段，其原理是在激光谐振腔中的不同模式间引入固定的相位关系，从而达到超短脉冲激光输出的效果，但是目前主流中红外锁模光纤激光器中均用到了大量的二向色镜、透镜组、拨片等空间光器件，牺牲了光纤激光器的优势，大大降低了激光器的稳定性及灵活性，而全纤化便是解决这些问题的唯一途径。但由于氟化物光纤存在熔点低、热膨胀系数高、易析晶等特点，给诸如合束器、光纤光栅等光纤关键器件的发展带来困难，使得Er3+：ZBLAN锁模激光器的全纤化进程较为困难。
因此，为了锁模激光器的稳定性与集成性，拓宽激光器的应用范围，探索适配于氟化物玻璃光纤的工艺技术手段，并解决腔内色散精确调控难题，进而实现中红外锁模激光振荡器的全纤化是有必要的。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供了一种全光纤结构的中红外锁模激光振荡器，其能够适配于氟化物玻璃光纤的工艺技术手段，高质量地实现了中红外锁模激光振荡器的全纤化，在保持锁模激光输出质量的前提下，大大提升了系统的稳定性与集成性。
本发明的技术方案是：这种全光纤结构的中红外锁模激光振荡器，其包括：信号光纤（1）、中红外光纤合束器（2）、泵浦模块（3）、耦合输出镜（4）、可饱和吸收体（5）、中红外啁啾布拉格光纤光栅（6）；
所述信号光纤的一端设置中红外啁啾布拉格光纤光栅；中红外啁啾布拉格光纤光栅直接刻写在信号光纤上，在作为腔镜的同时用于对锁模激光器实现光纤化的色散调控；在信号光纤另一端距离端面10～20cm的地方设置中红外光纤合束器，所述合束器为侧面泵浦耦合器，包括信号光纤与泵浦光纤，将泵浦光纤拉锥，再将锥区部分缠绕到信号光纤去除涂覆层及外包层的位置，泵浦光纤锥区与信号光纤内包层形成耦合区，泵浦光通过耦合区从泵浦光纤中耦合入信号光纤中；所述中红外光纤合束器实现激光器的全纤化激光泵浦；所述泵浦模块为半导体激光器，输出尾纤与泵浦光纤通过熔接连接；信号光纤另一端对接耦合输出镜，在耦合输出镜上的对接区域放置可饱和吸收体；
泵浦模块中的泵浦光通过中红外光纤合束器进入信号光纤，在信号光纤的增益作用下激发2.8μm激光，激光通过可饱和吸收体形成脉冲光，经由中红外啁啾布拉格光纤光栅的色散调控作用实现腔内脉冲的反复压缩展宽变化，突破孤子极限，实现色散管理孤子脉冲的输出，最终在全纤化条件下输出2.8μm波段的超短脉冲激光。
本发明合束器为侧面泵浦耦合器，包括信号光纤与泵浦光纤，将泵浦光纤拉锥，再将锥区部分缠绕到信号光纤去除涂覆层及外包层的位置，泵浦光纤锥区与信号光纤内包层形成耦合区，泵浦光通过耦合区从泵浦光纤中耦合入信号光纤中；所述中红外光纤合束器实现激光器的全纤化激光泵浦，从而实现了泵浦环节的全纤化，避免了对物理性能相对较差的氟化物光纤进行熔接、拉锥等操作，利用啁啾布拉格光栅及耦合输出镜等器件代替激光器中空间耦合结构，实现激光器的全纤化，大大提高了激光器的集成性及稳定性；另一方面利用啁啾布拉格光栅与信号光纤在3μm波段表现出相反色散效应的特性，对激光器腔内脉冲进行色散管理，优化了锁模输出的脉冲质量，实现了激光器的超短脉冲输出，提高了激光器的应用价值，为中红外光纤激光器的发展提供了新思路；因此能够适配于氟化物玻璃光纤的工艺技术手段，高质量地实现了中红外锁模激光振荡器的全纤化，在保持锁模激光输出质量的前提下，大大提升了系统的稳定性与集成性。
附图说明
图1 是根据本发明的全光纤结构的中红外锁模激光振荡器的结构示意图。
图2是根据本发明的全光纤结构的中红外锁模激光振荡器的中红外侧面泵浦光纤合束器示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
如图1、2所示，这种全光纤结构的中红外锁模激光振荡器，其包括：信号光纤1、中红外光纤合束器2、泵浦模块3、耦合输出镜4、可饱和吸收体5、中红外啁啾布拉格光纤光栅6；
所述信号光纤的一端设置中红外啁啾布拉格光纤光栅；中红外啁啾布拉格光纤光栅直接刻写在信号光纤上，在作为腔镜的同时用于对锁模激光器实现光纤化的色散调控；在信号光纤另一端距离端面10～20cm的地方设置中红外光纤合束器，所述合束器为侧面泵浦耦合器，包括信号光纤与泵浦光纤21，将泵浦光纤拉锥，再将锥区部分缠绕到信号光纤去除涂覆层及外包层的位置，泵浦光纤锥区与信号光纤内包层形成耦合区，泵浦光通过耦合区从泵浦光纤中耦合入信号光纤中；所述中红外光纤合束器实现激光器的全纤化激光泵浦；所述泵浦模块为半导体激光器，输出尾纤与泵浦光纤通过熔接连接；信号光纤另一端对接耦合输出镜，在耦合输出镜上的对接区域放置可饱和吸收体；
泵浦模块中的泵浦光通过中红外光纤合束器进入信号光纤，在信号光纤的增益作用下激发2.8μm激光，激光通过可饱和吸收体形成脉冲光，经由中红外啁啾布拉格光纤光栅的色散调控作用实现腔内脉冲的反复压缩展宽变化，突破孤子极限，实现色散管理孤子脉冲的输出，最终在全纤化条件下输出2.8μm波段的超短脉冲激光。
本发明合束器为侧面泵浦耦合器，包括信号光纤与泵浦光纤，将泵浦光纤拉锥，再将锥区部分缠绕到信号光纤去除涂覆层及外包层的位置，泵浦光纤锥区与信号光纤内包层形成耦合区，泵浦光通过耦合区从泵浦光纤中耦合入信号光纤中；所述中红外光纤合束器实现激光器的全纤化激光泵浦，从而实现了泵浦环节的全纤化，避免了对物理性能相对较差的氟化物光纤进行熔接、拉锥等操作，利用啁啾布拉格光栅及耦合输出镜等器件代替激光器中空间耦合结构，实现激光器的全纤化，大大提高了激光器的集成性及稳定性；另一方面利用啁啾布拉格光栅与信号光纤在3μm波段表现出相反色散效应的特性，对激光器腔内脉冲进行色散管理，优化了锁模输出的脉冲质量，实现了激光器的超短脉冲输出，提高了激光器的应用价值，为中红外光纤激光器的发展提供了新思路；因此能够适配于氟化物玻璃光纤的工艺技术手段，高质量地实现了中红外锁模激光振荡器的全纤化，在保持锁模激光输出质量的前提下，大大提升了系统的稳定性与集成性。
优选地，所述信号光纤为双包层增益纤，其材质为掺杂铒离子的氟化物玻璃；所述氟化物光纤的纤芯数值孔径为0.1～0.3，内包层的数值孔径为0.4～0.6；纤芯的直径为2.5～30μm，内包层直径范围为125～300μm外包层的直径为125～600μm，长度为3～5m，离子浓度掺杂类型为重浓度掺杂；所述氟化物光纤产生并传输2.8μm波段的激光，在2.8μm波段表现为反常色散区，色散为-70～-100ps2/km；
所述泵浦光纤为经过拉锥处理的多模石英光纤，石英光纤拉锥之前的纤芯直径为105～400μm，包层直径为125～600μm；石英光纤传输976nm激光，所述多模石英光纤拉锥之后纤芯直径为10～30μm，前锥区为2～6cm，锥区长度为3～10cm。
优选地，泵浦光纤与信号光纤的组合方式为将拉锥后的泵浦光纤的前锥区平行贴近信号光纤，锥区缠绕在信号光纤内包层上，缠绕圈数为5～7圈，每圈缠绕角度相等且小于27o；所述泵浦光纤通过缠绕贴合的方式利用弱耦合效应将泵浦光高效率注入信号光纤。
优选地，所述光纤光栅为啁啾布拉格光纤光栅，利用逐点法或掩模板法直接刻写在信号光纤上；所述啁啾布拉格光纤光栅对在其纤芯中传输的2.8μm波段激光形成反射，反射率为90%以上。
优选地，所述光纤光栅为在光纤光栅上发生反射的2.8μm激光脉冲提供正色散，以此对在反常色散区运转的脉冲进行色散调控；所述光纤光栅提供的正色散量根据腔内信号光纤长度不同做出改变，使其始终小于并接近一个脉冲周期下信号光纤提供的负色散量。
优选地，所述耦合输出镜为中红外平面镜，其材质为蓝宝石、氟化钙的玻璃材料；所述耦合输出镜一面镀有光阻膜，对2.8μm激光的反射率为85～90%，另一面镀有抗反膜，对2.8μm激光的反射率低于0.25%，实现由镀有光阻膜的一面输入的2.8μm激光约90%功率的激光原路返回，10%功率的激光透射而过。
优选地，所述可饱和吸收体为低维锁模材料，其材质为碳纳米管、黑磷的可饱和吸收材料；所述可饱和吸收体的调制深度为8～20%，弛豫时间为10～50ps；所述可饱和吸收体对2.8μm激光产生可饱和吸收作用，实现2.8μm激光器的自启动锁模。
优选地，所述耦合输出镜与信号光纤对接的一面为镀有光阻膜的一面，饱和吸收体紧密贴服在耦合输出镜与光纤对接的一面上，并且完全覆盖通光区域。
优选地，所述信号光纤的两端端面为10o～16o，利用研磨或切割的方法处理端面，保证信号光纤端面整洁无划痕，避免端面菲涅尔反射引起寄生振荡，影响锁模稳定性。
优选地，所述信号光纤利用化学腐蚀发去除耦合区涂覆层及外包层，所用化学试剂为二氯甲烷，腐蚀后用酒精清除残余的二氯甲烷，保证裸露的内包层表面无残余涂覆层及其他异物。
以下更详细地说明本发明。
本发明采用侧面泵浦的方法，结合啁啾布拉格光纤光栅等器件，实现了中红外超短脉冲激光器的全纤化。如图1所示本实施例对中信号光纤1的一部分涂覆层进行去除作为光纤合束器2的耦合区，对泵浦光纤21进行拉锥，再将锥区部分缠绕到耦合区中信号光纤1的内包层上，完成光纤合束器2的制作；泵浦模块3为半导体激光器，为激光器提供泵浦能量，泵浦光通过泵浦模块3的尾纤31与泵浦光纤21进入信号光纤1中，尾纤31与泵浦光纤21应为相同光纤，尾纤31与泵浦光纤21通过熔接相连；在信号光纤1一端设置对接耦合输出镜4，在耦合输出镜4上与信号光纤1对接的一面放置可饱和吸收体5，可饱和吸收体5完全覆盖通光区域；在信号光纤1另一端设置光纤光栅6，耦合输出镜4与光纤光栅6作为激光器腔镜，泵浦模块3中的泵浦光通过中红外光纤合束器2进入信号光纤1，在信号光纤1的增益作用下激发2.8μm激光，激光在可饱和吸收体5的作用下形成脉冲光，经由中红外啁啾布拉格光纤光栅6的色散调控作用实现腔内脉冲的反复压缩展宽变化，突破孤子极限，实现色散管理孤子脉冲的输出，最终在全纤化条件下输出2.8μm波段的超短脉冲激光。
所述信号光纤1为双包层增益纤，其材质为掺杂铒离子的氟化物玻璃；所述信号光纤1的纤芯数值孔径为0.1～0.3，内外包层的数值孔径为0.4～0.6；纤芯的直径为2.5～30μm，内包层直径范围为125～300μm，外包层的直径为125～600μm，长度为3～5m，离子浓度掺杂类型为重浓度掺杂；所述信号光纤1可以产生并传输2.8μm波段的激光，在2.8μm波段表现为反常色散区，色散为-70～-100ps2/km。
所述泵浦光纤21为经过拉锥处理的多模石英光纤，所述泵浦光纤21拉锥之前的纤芯直径为105～400μm，包层直径为125～600μm；所述石英光纤可传输976nm激光，所述多模石英光纤拉锥之后纤芯直径为10～30μm，前锥区为2～6cm，锥区长度为3～10cm。
所述泵浦光纤21与信号光纤1的组合方式为将拉锥后的泵浦光纤21的前锥区平行贴近信号光纤1，锥区缠绕在信号光纤4内包层上，缠绕圈数为5～7圈，每圈缠绕角度相等且小于27o；所述泵浦光纤21可以通过缠绕贴合的方式利用弱耦合效应将泵浦光高效率注入信号光纤1。
所述光纤光栅6为啁啾布拉格光纤光栅，利用逐点法或掩模板法直接刻写在信号纤上；所述啁啾布拉格光纤光栅可以对在其纤芯中传输的2.8μm波段激光形成反射，反射率为90%以上。
所述光纤光栅6可以为在光纤光栅6上发生反射的2.8μm激光脉冲提供正色散，以此对在反常色散区运转的脉冲进行色散调控；所述光纤光栅6提供的正色散量应根据腔内信号光纤长度不同做出改变，使其始终小于并接近一个脉冲周期下信号光纤提供的负色散量。
所述耦合输出镜4为中红外平面镜，其材质为蓝宝石、氟化钙等玻璃材料；所述耦合输出镜4一面镀有光阻膜，对2.8μm激光的反射率为85～90%，另一面镀有抗反膜，对2.8μm激光的反射率低于0.25%，可以实现由镀有光阻膜的一面输入的2.8μm激光约90%功率的激光原路返回，约10%功率的激光透射而过。
所述可饱和吸收体5为低维锁模材料，其材质为碳纳米管、黑磷等可饱和吸收材料；所述可饱和吸收体的调制深度为8～20%，弛豫时间为10～50ps；所述可饱和吸收体5可以对2.8μm激光产生可饱和吸收作用，可以实现2.8μm激光器的自启动锁模。
所述耦合输出镜4与信号光纤1对接的一面为镀有光阻膜的一面，饱和吸收体5紧密贴服在耦合输出镜4与信号光纤1对接的一面上，并且完全覆盖通光区域。
所述信号光纤1的两端端面为10o～16o，利用研磨或切割的方法处理端面，保证信号光纤端面整洁无划痕，避免端面菲涅尔反射引起寄生振荡，影响锁模稳定性。
所述信号光纤1利用化学腐蚀发去除耦合区涂覆层及外包层，所用化学试剂为二氯甲烷，腐蚀后用酒精清除残余的二氯甲烷，保证裸露的内包层表面无残余涂覆层及其他异物。
如图2所示本实施例中在所述信号光纤1的耦合区11经过二氯甲烷10～20min腐蚀处理，涂覆层及外包层完全去除，信号光纤耦合区11为裸露的内包层区域；所述光纤合束器2的泵浦光纤21为105/125多模石英光纤，将泵浦光纤的锥区212拉锥到直径15μm左右，规则缠绕在信号光纤耦合区11，缠绕五圈，缠绕角度小于27o，每圈缠绕的距离相等，将泵浦光纤完整的锥区212全都缠绕在信号光纤耦合区11上；泵浦模块3的尾纤31同样为105/125多模石英光纤光纤，将泵浦模块尾纤31与泵浦光纤未拉锥部分211熔接在一起；泵浦光经由泵浦模块尾纤31、泵浦光纤未拉锥部分211、泵浦光纤锥区212耦合入信号光纤耦合区11的内包层中，为激光器提供泵浦能量。
本发明提供上述实施例提供的全光纤结构的中红外锁模激光振荡器的制作方法实现了全纤化，避免了对物理性能相对较差的氟化物光纤进行熔接、拉锥等操作，大大提高了激光器的集成性及稳定性；并对激光器腔内脉冲进行了色散管理，优化了锁模输出的脉冲质量，实现了激光器的超短脉冲输出，提高了激光器的应用价值，为中红外光纤激光器的发展提供了新思路。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种全光纤结构的中红外锁模激光振荡器，其特征在于：其包括：信号光纤（1）、中红外光纤合束器（2）、泵浦模块（3）、耦合输出镜（4）、可饱和吸收体（5）、中红外啁啾布拉格光纤光栅（6）；
所述信号光纤的一端设置中红外啁啾布拉格光纤光栅；中红外啁啾布拉格光纤光栅直接刻写在信号光纤上，在作为腔镜的同时用于对激光振荡器实现光纤化的色散调控；在信号光纤另一端距离端面10～20cm的地方设置中红外光纤合束器，所述合束器为侧面泵浦耦合器，包括信号光纤与泵浦光纤，将泵浦光纤拉锥，再将锥区部分缠绕到信号光纤去除涂覆层及外包层的位置，泵浦光纤锥区与信号光纤内包层形成耦合区，泵浦光通过耦合区从泵浦光纤中耦合入信号光纤中；所述中红外光纤合束器实现激光振荡器的全纤化激光泵浦；所述泵浦模块为半导体激光器，输出尾纤与泵浦光纤通过熔接连接；信号光纤另一端对接耦合输出镜，在耦合输出镜上的对接区域放置可饱和吸收体；
泵浦模块中的泵浦光通过中红外光纤合束器进入信号光纤，在信号光纤的增益作用下激发2.8μm激光，激光通过可饱和吸收体形成脉冲光，经由中红外啁啾布拉格光纤光栅的色散调控作用实现腔内脉冲的反复压缩展宽变化，突破孤子极限，实现色散管理孤子脉冲的输出，最终在全纤化条件下输出2.8μm波段的超短脉冲激光。
2.根据权利要求1所述的全光纤结构的中红外锁模激光振荡器，其特征在于：所述信号光纤为双包层增益纤，其材质为掺杂铒离子的氟化物玻璃；所述信号光纤的纤芯数值孔径为0.1～0.3，内包层的数值孔径为0.4～0.6；纤芯的直径为2.5～30μm，内包层直径范围为125～300μm，外包层的直径为125～600μm，长度为3～5m，离子浓度掺杂类型为重浓度掺杂；所述信号光纤产生并传输2.8μm波段的激光，在2.8μm波段表现为反常色散区，色散为-70～-100ps2/km；
所述泵浦光纤为经过拉锥处理的多模石英光纤，石英光纤拉锥之前的纤芯直径为105～400μm，包层直径为125～600μm；石英光纤传输976nm激光，所述多模石英光纤拉锥之后纤芯直径为10～30μm，前锥区为2～6cm，锥区长度为3～10cm。
3.根据权利要求2所述的全光纤结构的中红外锁模激光振荡器，其特征在于：泵浦光纤与信号光纤的组合方式为将拉锥后的泵浦光纤的前锥区平行贴近信号光纤，锥区缠绕在信号光纤内包层上，缠绕圈数为5～7圈，每圈缠绕角度相等且小于27o；所述泵浦光纤通过缠绕贴合的方式利用弱耦合效应将泵浦光高效率注入信号光纤。
4.根据权利要求1所述的全光纤结构的中红外锁模激光振荡器，其特征在于：所述光纤光栅为啁啾布拉格光纤光栅，利用逐点法或掩模板法直接刻写在信号光纤上；所述啁啾布拉格光纤光栅对在其纤芯中传输的2.8μm波段激光形成反射，反射率为90%以上。
5.根据权利要求1所述的全光纤结构的中红外锁模激光振荡器，其特征在于：所述光纤光栅为在光纤光栅上发生反射的2.8μm激光脉冲提供正色散，以此对在反常色散区运转的脉冲进行色散调控；所述光纤光栅提供的正色散量根据腔内信号光纤长度不同做出改变，使其始终小于并接近一个脉冲周期下信号光纤提供的负色散量。
6.根据权利要求1所述的全光纤结构的中红外锁模激光振荡器，其特征在于：所述耦合输出镜为中红外平面镜，其材质为蓝宝石、氟化钙的玻璃材料；所述耦合输出镜一面镀有光阻膜，对2.8μm激光的反射率为85～90%，另一面镀有抗反膜，对2.8μm激光的反射率低于0.25%，实现由镀有光阻膜的一面输入的2.8μm激光约90%功率的激光原路返回，10%功率的激光透射而过。
7.根据权利要求1所述的全光纤结构的中红外锁模激光振荡器，其特征在于：所述可饱和吸收体为低维锁模材料，其材质为碳纳米管、黑磷的可饱和吸收材料；所述可饱和吸收体的调制深度为8～20%，弛豫时间为10～50ps；所述可饱和吸收体对2.8μm激光产生可饱和吸收作用，实现2.8μm激光器的自启动锁模。
8.根据权利要求1所述的全光纤结构的中红外锁模激光振荡器，其特征在于：所述耦合输出镜与信号光纤对接的一面为镀有光阻膜的一面，可饱和吸收体紧密贴服在耦合输出镜与光纤对接的一面上，并且完全覆盖通光区域。
9.根据权利要求1所述的全光纤结构的中红外锁模激光振荡器，其特征在于：所述信号光纤的两端端面为10o～16o，利用研磨或切割的方法处理端面，保证信号光纤端面整洁无划痕，避免端面菲涅尔反射引起寄生振荡，影响锁模稳定性。
10.根据权利要求1所述的全光纤结构的中红外锁模激光振荡器，其特征在于：所述信号光纤利用化学腐蚀法去除耦合区涂覆层及外包层，所用化学试剂为二氯甲烷，腐蚀后用酒精清除残余的二氯甲烷，保证裸露的内包层表面无残余涂覆层及其他异物。
CN202310424987.9A 2023-04-20 2023-04-20 一种全光纤结构的中红外锁模激光振荡器 Active CN116154594B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310424987.9A CN116154594B (zh) 2023-04-20 2023-04-20 一种全光纤结构的中红外锁模激光振荡器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310424987.9A CN116154594B (zh) 2023-04-20 2023-04-20 一种全光纤结构的中红外锁模激光振荡器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116154594A CN116154594A (zh) 2023-05-23
CN116154594B true CN116154594B (zh) 2023-09-26

Family

ID=86358573

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310424987.9A Active CN116154594B (zh) 2023-04-20 2023-04-20 一种全光纤结构的中红外锁模激光振荡器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116154594B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118444432A (zh) * 2024-04-01 2024-08-06 宁波大学 一种软玻璃光纤侧面泵浦耦合器的制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103151686A (zh) * 2013-02-22 2013-06-12 北京工业大学 基于氧化石墨烯被动锁模的拉曼光纤激光器
CN104064951A (zh) * 2014-06-24 2014-09-24 北京工业大学 基于非线性光学材料二硫化钼的被动调q光纤激光器
CN106785835A (zh) * 2016-12-14 2017-05-31 电子科技大学 一种全光纤中红外超宽带超连续激光发射器
CN112713490A (zh) * 2020-12-28 2021-04-27 北京工业大学 一种中红外波段连续全光纤振荡器
CN113725706A (zh) * 2021-09-03 2021-11-30 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种全保偏光纤色散管理环形腔锁模飞秒掺镱光纤激光器

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7088756B2 (en) * 2003-07-25 2006-08-08 Imra America, Inc. Polarization maintaining dispersion controlled fiber laser source of ultrashort pulses

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103151686A (zh) * 2013-02-22 2013-06-12 北京工业大学 基于氧化石墨烯被动锁模的拉曼光纤激光器
CN104064951A (zh) * 2014-06-24 2014-09-24 北京工业大学 基于非线性光学材料二硫化钼的被动调q光纤激光器
CN106785835A (zh) * 2016-12-14 2017-05-31 电子科技大学 一种全光纤中红外超宽带超连续激光发射器
CN112713490A (zh) * 2020-12-28 2021-04-27 北京工业大学 一种中红外波段连续全光纤振荡器
CN113725706A (zh) * 2021-09-03 2021-11-30 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种全保偏光纤色散管理环形腔锁模飞秒掺镱光纤激光器

Also Published As

Publication number Publication date
CN116154594A (zh) 2023-05-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6731837B2 (en) Optical fiber amplifiers and lasers and optical pumping devices therefor and methods of fabricating same
US8279900B2 (en) Mode-locked two-micron fiber lasers
US8094370B2 (en) Cladding pumped fibre laser with a high degree of pump isolation
US20100260214A1 (en) Single-polarization high power fiber lasers and amplifiers
US9014522B2 (en) Optical couplers and methods for making same
CN116154594B (zh) 一种全光纤结构的中红外锁模激光振荡器
CN110429461A (zh) 一种双波长泵浦掺铒氟化物光纤激光器及激光产生方法
CN104733993A (zh) 基于可饱和吸收光纤的全光纤多波长被动调q激光器
CN111193173A (zh) 一种基于侧面泵浦技术的窄线宽光纤激光器
CN1254890C (zh) 一种波长可调谐的双包层光纤激光器
CN110970790A (zh) 一种飞秒激光器
Paradis et al. Dysprosium-doped silica fiber as saturable absorber for mid-infrared pulsed all-fiber lasers
JP2009129989A (ja) ファイバレーザ用光ファイバ及びその製造方法、並びにファイバレーザ
JPH03127032A (ja) 機能性光導波媒体
CN114552354B (zh) 基于乙二醇的可饱和吸收体与制备方法及其应用
Stachowiak et al. High-power pump combiners for Tm-doped fibre lasers
US6360040B1 (en) Method for coupling of laser beams into waveguides
CN112152056B (zh) 全光纤化大能量超连续谱激光器
Matějec et al. Preparation and characterization of Bragg fibers with air cores for transfer of laser radiation
CN109407440B (zh) 一种基于大模场光纤的单模高功率放大装置
CN2650356Y (zh) 波长可调谐光纤激光器
CN115016064B (zh) 基于单模光纤与棒状光子晶体光纤的光纤连接方法
CN218677961U (zh) 一种测试稀土掺杂增益光纤泵浦转化效率的测试装置
RU2823892C1 (ru) Активное оптическое волокно для усиления вихревых пучков
Franczyk et al. Yb3+ doped single-mode silica fibre laser system for high peak power applications

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant