CN204793601U - 1.75μm窄线宽掺铥光纤激光器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种1.75μm窄线宽掺铥光纤激光器，包括泵浦源、聚焦透镜、反射镜、单模光纤、增益光纤、反馈段激光准直透镜、体布拉格光栅VBG和输出端激光准直透镜；在泵浦源的输出光路上依次设置有聚焦透镜和反射镜，其中反射镜与泵浦源的输出光路成45°夹角；经反射镜反射后的输出光路上依次设置有单模光纤、增益光纤、反馈段激光准直透镜和体布拉格光栅VBG；输出端激光准直透镜设置在经反射镜反射后的输出光路的反方向上。该激光器通过对体布拉格光栅(VBG)进行角度调谐，得到1.75μm的激光输出，同时窄化输出激光的线宽，设计结构简单，插入损耗低、效率高，散热性好，可以适用于较高功率运行。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种光纤激光器，具体涉及一种基于体布拉格光栅(VBG)1.75μm窄线宽掺铥光纤激光器。
背景技术
自上世纪80年代中期英国南安普顿大学掺饵(Er3+)光纤的突破，使稀土掺杂光纤激光器在实用性方面取得重大进步，显示出十分诱人的应用前景。近年来，关于1.7μm-2μm波段范围的激光输出被相继报导。该波段范围的激光被广泛应用于工业、农业、国防军事以及医疗等诸多领域，而且1.75μm波段激光可以作为泵浦光对稀土离子Dy3+、Pr3+进行泵浦产生3-5μm波段中红外激光。
目前，国内外科研机构对1.75μm波段激光器研究较少，现有的1.75μm窄线宽掺铥光纤激光器输出的泵浦源稳定性较差。
发明内容
本实用新型所要解决的问题是提供一种泵浦源稳定性好的1.75μm窄线宽掺铥光纤激光器，它可以实现3～5μm波段中红外激光的输出。
解决上述问题的技术方案：所提供的1.75μm窄线宽掺铥光纤激光器包括泵浦源、聚焦透镜、反射镜、单模光纤、增益光纤、反馈段激光准直透镜、体布拉格光栅(VBG)和输出端激光准直透镜；
在泵浦源的输出光路上依次设置有聚焦透镜和反射镜，其中反射镜与泵浦源的输出光路成45°夹角；
经反射镜反射后的输出光路上依次设置有单模光纤、增益光纤、反馈段激光准直透镜和体布拉格光栅(VBG)；
所述输出端激光准直透镜设置在经反射镜反射后的输出光路的反方向上。
还包括水冷系统；单模光纤和增益光纤上都设置有水冷系统，对光路中的单模光纤与增益光纤的熔接点进行水冷。
泵浦源采用输出波长为1.55μm的掺铒光纤激光器。
聚焦透镜、反馈端激光准直透镜和输出端激光准直透镜的焦距分别为40mm、12mm和30mm。
上述单模光纤末端与增益光纤前端熔接在一起。
增益光纤的纤芯和内包层的半径分别为6.2μm和125μm，纤芯和内包层的数值孔径分别为0.23和0.45，增益光纤的长度为30mm。其中，增益光纤末端端面为斜八度角。
在室温条件下，本实用新型选用体布拉格光栅(VBG)中心波长为1750±0.5nm，半高宽FWHM小于1.6nm，相对反射率大于99％，光栅厚度为3.5mm，光栅面积为6mm×8mm，光栅调谐角度小于2°。
本实用新型的优点：
本实用新型通过对体布拉格光栅(VBG)进行角度调谐，得到1.75μm的激光输出，同时窄化输出激光的线宽，设计结构简单，插入损耗低、效率高，散热性好，可以适用于较高功率运行。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型的输出激光光谱图；
图3是本实用新型的激光输出功率分别与吸收泵浦光功率和耦合进光纤中的泵浦光功率的关系图。
附图标记明细：
1-泵浦源；2-聚焦透镜；3-反射镜；4-水冷系统；5-单模光纤；6-增益光纤；7-反馈段激光准直透镜；8-体布拉格光栅；9-输出端激光准直透镜。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行详述：
如图1所述的1.75μm窄线宽掺铥光纤激光器，包括泵浦源1、聚焦透镜2、反射镜3、单模光纤5、增益光纤6、反馈段激光准直透镜7、体布拉格光栅8(VBG)和输出端激光准直透镜9构成。增益光纤6吸收泵浦源1辐射的能量后，形成粒子数反转分布，Tm3+在能级3H6～3H4之间跃迁，产生1.7μm波段范围的受激辐射，再通过谐振腔的振荡放大形成稳定的激光。反射镜3于单模光纤5一端45°角放置，单模光纤5与增益光纤6熔接在一起；在面向45°反射镜3的垂直光路上设置有反馈段激光准直透镜7和水冷系统4以及由单模光纤5端面和体布拉格光栅8(VBG)组成的谐振腔端面反射原件；谐振腔的一端由无源单模光纤5端面4％的菲涅尔反射构成，另一端则是体布拉格光栅8(VBG)。经过激光准直透镜7的激光入射到体布拉格光栅8(VBG)上，通过对体布拉格光栅8(VBG)的角度调谐，得到从激光准直透镜9输出的1.75μm的激光和实现输出激光的窄线宽。
实验所用的泵浦源1为IPGLaser公司生产的1550nm掺铒光纤激光器。聚焦透镜2焦距为40mm，反馈端激光准直透镜7的焦距为12mm，输出端激光准直透镜9的焦距为20mm。45°反射镜3在1530～1570nm波长范围内高反射，在1650～2050nm波长范围内高透射，掺铥增益光纤6的纤芯和内包层直径分别为6.2μm和125μm，数值孔径分别为0.23和0.45，所用光纤长度为30cm。本实用新型所使用的体布拉格光栅8(VBG)在室温下中心波长为1750±0.5nm，半高宽FWHM小于1.6nm，相对反射率高于99％，光栅厚度约3.5mm，光栅面积约6mm×8mm，光栅调谐角度应小于2°。
谐振腔的一端由无源单模光纤5端面4％的菲涅尔反射构成，另一端则是体布拉格光栅8(VBG)的波长选择性起全反射作用。为了减小光纤过热造成的光纤损坏和激光输出的不稳定性，将光纤的两端置于铝制V型槽中进行水冷。光谱仪在1750nm激光输出端检测激光光谱，如图2所示。如图3所示是1750nm激光输出功率分别与吸收泵浦光功率(用上方的圆圈表示)和耦合进光纤中的泵浦光功率(用下方的×表示)的关系图。由图可知，激光输出阈值约为600mW，实验中最大输出功率为400mW。
通过大量实验验证，通过对体布拉格光栅8(VBG)采取角度调谐，能产生1.75μm激光，同时也实现激光输出光谱窄化的目的。
Claims (8)
1.一种75μm窄线宽掺铥光纤激光器，其特征在于：包括泵浦源；
所述泵浦源的输出光路上依次设置有聚焦透镜和反射镜，其中反射镜与泵浦源的输出光路成45°夹角；
经反射镜反射后的输出光路上依次设置有单模光纤、增益光纤、反馈段激光准直透镜和体布拉格光栅VBG；
所述输出端激光准直透镜设置在经反射镜反射后的输出光路的反方向上。
2.根据权利要求1所述的1.75μm窄线宽掺铥光纤激光器，其特征在于：还包括水冷系统；单模光纤和增益光纤上都设置有水冷系统。
3.根据权利要求2所述的1.75μm窄线宽掺铥光纤激光器，其特征在于：所述泵浦源为输出波长为1.55μm的掺铒光纤激光器。
4.根据权利要求1或2或3所述的1.75μm窄线宽掺铥光纤激光器，其特征在于：聚焦透镜、反馈端激光准直透镜和输出端激光准直透镜的焦距分别为40mm、12mm和30mm。
5.根据权利要求4所述的1.75μm窄线宽掺铥光纤激光器，其特征在于：所述单模光纤末端与增益光纤前端熔接在一起。
6.根据权利要求5所述的1.75μm窄线宽掺铥光纤激光器，其特征在于：增益光纤的纤芯和内包层的半径分别为6.2μm和125μm，纤芯和内包层的数值孔径分别为0.23和0.45，增益光纤的长度为30mm。
7.根据权利要求6所述的1.75μm窄线宽掺铥光纤激光器，其特征在于：所述增益光纤末端端面为斜八度角。
8.根据权利要求7所述的1.75μm窄线宽掺铥光纤激光器，其特征在于：在室温条件下，体布拉格光栅VBG中心波长为1750±0.5nm，半高宽FWHM小于1.6nm，相对反射率大于99％，光栅厚度为3.5mm，光栅面积为6mm×8mm，光栅调谐角度小于2°。
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