CN204333583U - 掺铥全光纤环形激光激光器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及光纤激光器和光纤传感技术领域，为实现高功率激光的连续、调Q和锁模输出，检测二氧化碳(CO2)气体浓度，一种掺铥全光纤环形激光激光器,本实用新型采取的技术方案是，二氧化碳掺铥全光纤环形激光检测方法及激光器，泵浦源经合束器的泵浦臂耦合进掺铥双包层光纤输出到泵浦剥离器；泵浦剥离器输出的荧光经光纤隔离器和第一耦合器耦合进打孔光子晶体光纤；打孔光子晶体光纤的输出端与无源光纤和偏振控制器进行熔接耦合；偏振控制器的输出端依次与可调宽带滤波器和可调F-P滤波器熔接，可调F-P滤波器的输出端与合束器的信号臂熔接；环形激光腔所产生的激光经第二耦合器实现连续、调Q和锁模输出。本实用新型主要应用于光纤激光器和光纤传感的设计制造。
Description
技术领域
本实用新型涉及光纤激光器和光纤传感技术领域，特别涉及掺铥全光纤环形激光激光器。
背景技术
2μm波段激光具有大气吸收弱、散射小、对人眼安全等特性，在材料处理、遥感探测、激光测距、气体传感等方面具有重要应用前景，同时也是进行非线性光学频率变换，获得中远红外以至THz等波段相干辐射的重要泵浦源，特别是高功率的激光光源，在实际应用中具有特别的优势，是当前激光技术领域的研究热点。目前为止，鲜有以气体作为可饱和吸收体的2μm掺铥光纤激光器的报道，究其原因,主要是难以选取合适的气室。光子晶体光纤一种新型的光纤，由于其特有的导光和控光特性成为当前材料学、光电子学、物理学、生物学、化学、微电子等众多交叉学科的研究热点。利用光子带隙原理导光的光子晶体光纤可以实现激光在空气纤芯区的传播，通过在光子晶体光纤内部机构的设计优化可以将95％的光限制在空气纤芯区，空的纤芯区域可以作为光信号的吸收池，为光与物质的相互作用提供良好的环境。
发明内容
为克服现有技术的不足，本实用新型旨在实现高功率激光的连续、调Q和锁模输出，提出一种可用于检测CO2气体浓度的新型多功能掺铥全光纤激光器。为此，本实用新型采取的技术方案是，掺铥全光纤环形激光激光器，泵浦源经合束器的泵浦臂耦合进掺铥双包层光纤，将铥离子激发至上能级后输出到泵浦剥离器；泵浦剥离器用于去除包层中未被利用的泵浦光；泵浦剥离器输出的荧光经光纤隔离器和第一耦合器耦合进打孔光子晶体光纤；打孔光子晶体光纤的输出端与无源光纤和偏振控制器进行熔接耦合；偏振控制器的输出端依次与可调宽带滤波器和可调F-P滤波器熔接，可调F-P滤波器的输出端与合束器的信号臂熔接，构成环形激光腔；环形激光腔所产生的激光经第二耦合器实现连续、调Q和锁模输出。
与已有技术相比，本实用新型的技术特点与效果：
本实用新型提出的新型2μm掺铥全光纤激光器既可以实现高功率激光的连续、调Q和锁模输出，又可以应用于环境中CO2气体浓度的检测。本实用新型市场前景好，各功能实现方式简单，具有良好的技术转化基础。由于本实用新型专利是我们自主知识产权，并且具有多功能特性，因此可以实现广泛的社会效益。
附图说明
图1为新型2μm多功能掺铥全光纤激光器原理图。
图2为CO2气体浓度检测原理图。
1—泵浦源 2—可调F-P滤波器 3—合束器
4—掺铥双包层光纤 5—泵浦剥离器 6—光纤隔离器
7—光纤耦合器 8—打孔光子晶体光纤 9—气体室
10—单模光纤 11—熔接点 12—偏振控制器
13—可调宽带滤波器。
具体实施方式
本实用新型采用CO2气体作为可饱和吸收体，利用光子晶体光纤作为气室，提出一种新型2μm多功能掺铥全光纤激光器。本实用新型提出的新型掺铥全光纤激光器可通过改变气室的真空度，实现2μm激光的连续、调Q和锁模输出。本实用新型提出的光纤激光器以CO2气体作为可饱和吸收体，既可实现高功率激光器输出，又可用于检测环境中CO2气体的浓度。
本实用新型提出的掺铥光纤激光器主要是通过改变充有CO2气体的空芯光子晶体光纤气室的真空度，实现高功率激光的连续、调Q和锁模输出。
本实用新型是利用下述技术方案实现的：所述的泵浦源经所述的合束器的泵浦臂耦合进所述的掺铥双包层光纤，将铥离子激发至上能级。所述的泵浦剥离器用于去除包层中未被利用的泵浦光，防止损坏后续器件。经所述的泵浦剥离器输出的荧光经所述的光纤隔离器和所述的耦合器耦合进所述的打孔光子晶体光纤。所述的打孔光子晶体光纤的输出端与所述的无源光纤和所述的偏振控制器进行熔接耦合。所述的偏振控制器的输出端依次与所述的可调宽带滤波器和所述的可调F-P滤波器熔接，所述的可调F-P滤波器的输出端与所述合束器的信号臂熔接，构成环形激光腔。通过粗调节所述的可调宽带滤波器和细调节所述的可调F-P滤波器使激光的输出频率与CO2气体吸收峰所在频率相吻合。改变所述的气室的真空度和所述的偏振控制器来控制光的输出特性，环形激光器所产生的激光经所述的耦合器实现连续、调Q和锁模输出。
通过调节所述的气室的真空度，使本实用新型提出的激光器具有连续的激光输出。通过调节所述的可调F-P滤波器的控制电压可得到CO2气体在各个吸收峰的吸收强度，从而可以用于检测环境中CO2气体的浓度。
下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步详细地描述。如附图1所示，本实用新型提出的新型2μm激光器是一种环形激光器，各个器件相互熔接形成掺铥全光纤激光器。
所述的泵浦源(1)经所述的光纤合束器(3)的泵浦臂耦合进所述的掺铥双包层光纤(4)，将铥离子激发至上能级产生荧光谱。掺铥双包层光纤(4)的输出经所述的泵浦剥离器(5)去除双包层光纤包层中未被利用的泵浦光，以防止泵浦光损坏后续器件。所述的泵浦剥离器(5)输出的荧光经所述的光纤隔离器(6)和所述的耦合器(7)熔接耦合进与其相熔接的所述的打孔光子晶体光纤(8)。从所述的打孔光子晶体光纤(8)输出的光依次经过所述的无源光纤(10)和所述的偏振控制器(12)到达所述的可调宽带滤波器(13)。为保证环形激光器的全光纤结构，所述的打孔光子晶体光纤(8)通过所述的无源光纤(10)与所述的偏振控制器(12)采用光纤熔接的方式进行耦合。所述的偏振控制器(12)的输出端依次与所述的可调宽带滤波器(13)和所述的可调F-P滤波器(2)进行熔接耦合，其输出光被耦合进所述的光纤合束器(3)的信号臂，构成环形激光腔。
所述的可调宽带滤波器(13)具有宽的透射光谱，粗调环形激光器的输出光谱范围，将输出激光固定在一个宽的带宽范围内。所述的可调F-P滤波器(2)具有高的自由光谱范围和窄的透射带宽，可实现波长的精细调节，使激光器的输出波长与CO2气体的某一吸收峰所在波长相吻合。通过调节所述的可调F-P滤波器(2)和可调宽带滤波器(13)实现激光器的选频，使激光的输出频率与CO2气体吸收峰所在频率相吻合。通过改变所述的气室(9)的真空度来调节所述的打孔光子晶体光纤(8)内气体的真空度，调节所述的偏振控制器(12)来调节环形激光腔的偏振态，经所述的耦合器(7)实现激光的连续、调Q和锁模的最优输出。
本实用新型实现CO2气体浓度检测的原理是：首先，通过调节所述的气室(8)的真空度，使激光器获得连续输出。然后，调节所述的可调F-P滤波器(13)两端的控制电压使其线性变化，如附图2所示，从而得到CO2气体在各个吸收波长处的吸收强度，实现CO2气体浓度的检测。
为使得本实用新型提出的新型掺铥全光纤激光器的性能达到最优，在实施过程中需保证：
为保证激光频率位于CO2气体的吸收峰处，可调F-P滤波器腔具有高的光谱范围和窄的带宽。
尽管上面结合图对本实用新型进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨的情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本实用新型的保护之内。
Claims (1)
1.一种掺铥全光纤环形激光激光器，其特征是，泵浦源经合束器的泵浦臂耦合进掺铥双包层光纤，将铥离子激发至上能级后输出到泵浦剥离器；泵浦剥离器用于去除包层中未被利用的泵浦光；泵浦剥离器输出的荧光经光纤隔离器和第一耦合器耦合进打孔光子晶体光纤；打孔光子晶体光纤的输出端与无源光纤和偏振控制器进行熔接耦合；偏振控制器的输出端依次与可调宽带滤波器和可调F-P滤波器熔接，可调F-P滤波器的输出端与合束器的信号臂熔接，构成环形激光腔；环形激光腔所产生的激光经第二耦合器实现连续、调Q和锁模输出。
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