CN210120321U - 一种红绿双波长光纤激光器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种红绿双波长光纤激光器，包括泵浦源Ⅰ、泵浦源Ⅱ和谐振腔，谐振腔由增益光纤、第一光纤光栅以及第二光纤光栅构成，第一光纤光栅为高反射率光纤光栅，第二光纤光栅为低反射率光纤光栅，增益光纤的两端分别与第一光纤光栅的一侧以及第二光纤光栅的一侧熔接，还包括自聚焦透镜Ⅰ、自聚焦透镜Ⅱ、自聚焦透镜Ⅲ、反射镜、半透半反射镜、倍频晶体以及光纤输出光缆，泵浦源Ⅰ与第一光纤光栅Ⅰ的另一侧熔接，第二光纤光栅Ⅰ的另一侧与自聚焦透镜Ⅰ输入端连接；泵浦源Ⅱ与第一光纤光栅Ⅱ的另一侧熔接，第二光纤光栅Ⅱ的另一侧与自聚焦透镜Ⅱ输入端连接。本实用新型的目的是提供一种红绿双波长光纤激光器，该激光器体积小，结构紧凑。

Description

一种红绿双波长光纤激光器

技术领域

本实用新型涉及激光技术领域，主要涉及一种红绿双波长光纤激光器。

背景技术

现有的中国专利CN02117364.8，提出了一种红绿双波长激光器，属于固体激光器，固体激光器温度效益比较严重，发热量大并且转换效率也不高，其次固体激光器的谐振腔通常由两个反射镜构成，要保证两个反射镜完全平行才能输出激光，而要保证两个反射镜完全平行需要花费大量的时间和精力。

光纤激光器作为第三代激光技术的代表，具有谐振腔内无光学镜片，具有免调节、免维护、高稳定性和不需热电制冷和水冷，只需简单的风冷以及对环境的适宜性高等优点在市面上大受欢迎。而双波长光纤激光器的研究，其波段主要集中在1319nm与其倍频光660nm的同时输出、946nm与1064nm的同时输出等，很少见到对同一台激光器输出红光和绿光两种波长的报道。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种红绿双波长光纤激光器，该激光器体积小，结构紧凑，可以用于光动力疗法(红光激光)的同时也可以用于眼科疾病治疗，或者充当激光手术刀(绿光激光)；在激光演示或者显示方面可以分别获得红光或者绿光、抑或二者同时输出；还可以用作充当多种激光器的泵浦源。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种红绿双波长光纤激光器，包括泵浦源Ⅰ、泵浦源Ⅱ和谐振腔，所述谐振腔由增益光纤、第一光纤光栅以及第二光纤光栅构成，所述第一光纤光栅为高反射率光纤光栅，所述第二光纤光栅为低反射率光纤光栅，所述增益光纤的两端分别与第一光纤光栅的一侧以及第二光纤光栅的一侧熔接，还包括自聚焦透镜Ⅰ、自聚焦透镜Ⅱ、自聚焦透镜Ⅲ、反射镜、半透半反射镜、倍频晶体以及光纤输出光缆，所述泵浦源Ⅰ与所述第一光纤光栅Ⅰ的另一侧熔接，所述第二光纤光栅Ⅰ的另一侧与所述自聚焦透镜Ⅰ输入端连接；所述泵浦源Ⅱ与所述第一光纤光栅Ⅱ的另一侧熔接，所述第二光纤光栅Ⅱ的另一侧与所述自聚焦透镜Ⅱ输入端连接；

所述泵浦源Ⅰ发出的光经自聚焦透镜Ⅰ聚焦到所述反射镜，经反射镜反射后传输到所述半透半反射镜，所述半透半反射镜对其反射输出；所述泵浦源Ⅱ发出的光经自聚焦透镜Ⅱ聚焦到所述半透半反射镜上，经半透半反射镜透射输出；沿光路输出方向还依次设置有所述倍频晶体、所述自聚焦透镜Ⅲ以及所述光纤输出光缆，其中所述自聚焦透镜Ⅲ的输出端与所述光纤输出光缆的输入端连接，输出光路经所述倍频晶体、所述自聚焦透镜Ⅲ后经所述光纤输出光缆输出。

泵浦源Ⅰ发出的泵浦光透过第一光纤光栅Ⅰ注入增益光纤的内包层，随着泵浦光在内包层中传输而持续不断的进入增益光纤的纤芯，增益光纤内的掺杂物质构成激光的工作物质，第一光纤光栅Ⅰ和第二光纤光栅Ⅰ构成光学谐振腔，随着泵浦光在第一光纤光栅Ⅰ和第二光纤光栅Ⅰ中来回反射，增益光纤不断吸收泵浦光的能量，当波长达到1064nm时，从第二光纤光栅Ⅰ输出，并沿着光纤传输到自聚焦透镜Ⅰ，自聚焦透镜Ⅰ将输出光聚焦到所述反射镜，经反射镜反射后传输到所述半透半反射镜，所述半透半反射镜对其反射输出；

泵浦源Ⅱ发出的泵浦光透过第一光纤光栅Ⅱ注入增益光纤的内包层，随着泵浦光在内包层中传输而持续不断的进入增益光纤的纤芯，增益光纤内掺杂物质构成激光的工作物质，第第一光纤光栅Ⅱ和第二光纤光栅Ⅱ构成光学谐振腔，随着泵浦光在第一光纤光栅Ⅱ和第二光纤光栅Ⅱ中来回反射，增益光纤不断吸收泵浦光的能量，当波长达到1320nm时，从第二光纤光栅Ⅱ输出，并沿着光纤传输到自聚焦透镜Ⅱ，自聚焦透镜Ⅱ将输出光聚焦到所述半透半反射镜，经半透半反射镜透射输出；两路输出光分别经半透半反射镜反射和透射后合并成一路输出光，输出光沿着光路方向经过所述倍频晶体转换为倍频光，倍频光沿着光路经过自聚焦透镜Ⅲ，经自聚焦透镜Ⅲ聚焦后从光纤输出光缆输出。

进一步地，所述第一光纤光栅Ⅰ和所述第二光纤光栅Ⅰ之间的增益光纤为双包层掺镱光纤；所述第一光纤光栅Ⅱ和所述第二光纤光栅Ⅱ之间的增益光纤为双包层掺钕光纤。双包层掺镱光纤在975-1200nm波长范围内具有非常高的输出功率以及非常优良的转换效率；而双包层掺钕光纤在1300nm波段处具有很强的激发态吸收。

进一步地，所述泵浦源Ⅰ和泵浦源Ⅱ为带尾纤输出中心波长为808nm的半导体泵浦组件。产生光放大的原则是给激光的工作物提供其可吸收波长的光，使工作物质有效的吸收能量而被激活，因此根据增益光纤掺杂材料的不同，对应的吸收波长也不相同，对泵浦光波长的要求也不相同，而中心波长为808nm的泵浦光既能被双包层掺镱光纤吸收产生1064nm的激光波长，又能被双包层掺钕光纤吸收产生1320nm的激光波长。

进一步地，所述倍频晶体为KDP、ADP或者DKDP中的一种。它们是产生倍频效应和其它非线性光学效应的一类具有代表性的晶体，适用于近紫外可见光区和近红外区，其损伤阈值大。

进一步地，还包括包层光剥离器，所述包层光剥离器与所述自聚焦透镜Ⅲ输出端连接，所述包层光剥离器用以剥除光纤包层中的包层光，避免包层光在光纤熔接点或是光纤剥离点引起发热，从而烧毁光路。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本技术方案提出了一种红绿双波长光纤激光器，该激光器体积小，结构紧凑，可以用于光动力疗法(红光激光)的同时也可以用于眼科疾病治疗或者充当激光手术刀(绿光激光)；在激光演示或者显示方面可以分别获得红光或者绿光、抑或二者同时输出；还可以用作充当多种激光器的泵浦源。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型一种具体实施方式的整体结构示意图；

附图标记：1、泵浦源Ⅰ；2、泵浦源Ⅱ；3、增益光纤；4、自聚焦透镜Ⅰ；5、自聚焦透镜Ⅱ；6、自聚焦透镜Ⅲ；7、反射镜；8、半透半反射镜；9、倍频晶体；10、第一光纤光栅Ⅰ；11、第二光纤光栅Ⅰ；12、第一光纤光栅Ⅱ；13、第二光纤光栅Ⅱ；14、光纤输出光缆；15、包层光剥离器。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

如图1所示，

一种红绿双波长光纤激光器，包括泵浦源Ⅰ1、泵浦源Ⅱ2和谐振腔，所述谐振腔由增益光纤3、第一光纤光栅以及第二光纤光栅构成，所述第一光纤光栅为高反射率光纤光栅，所述第二光纤光栅为低反射率光纤光栅，所述增益光纤3的两端分别与第一光纤光栅的一侧以及第二光纤光栅的一侧熔接，还包括自聚焦透镜Ⅰ4、自聚焦透镜Ⅱ5、自聚焦透镜Ⅲ6、反射镜7、半透半反射镜8、倍频晶体9以及光纤输出光缆14，所述泵浦源Ⅰ1的尾纤与所述第一光纤光栅Ⅰ10的另一侧熔接，所述第二光纤光栅Ⅰ11的另一侧与所述自聚焦透镜Ⅰ4输入端通过光纤连接，其中光纤的一端面与所述第二光纤光栅Ⅰ11的另一侧熔接，光纤的另一端面与所述自聚焦透镜Ⅰ4输入端粘接；所述泵浦源Ⅱ2的尾纤与所述第一光纤光栅Ⅱ12的另一侧熔接，所述第二光纤光栅Ⅱ13的另一侧与所述自聚焦透镜Ⅱ5输入端通过光纤连接，其中光纤的一端面与所述第一光纤光栅Ⅱ12的另一侧熔接，光纤的另一端面与所述自聚焦透镜Ⅱ5输入端粘接；

所述泵浦源Ⅰ1发出的光经自聚焦透镜Ⅰ4聚焦到所述反射镜7，经反射镜7反射后传输到所述半透半反射镜8，所述半透半反射镜8对其反射输出；所述泵浦源Ⅱ2发出的光经自聚焦透镜Ⅱ5聚焦到所述半透半反射镜8上，经半透半反射镜8透射输出；沿光路输出方向还依次设置有所述倍频晶体9、所述自聚焦透镜Ⅲ6以及所述光纤输出光缆14，其中所述自聚焦透镜Ⅲ6的输出端与所述光纤输出光缆14的输入端粘接，输出光路经所述倍频晶体9、所述自聚焦透镜Ⅲ6后经所述光纤输出光缆14输出。

所述第一光纤光栅Ⅰ10和所述第二光纤光栅Ⅰ11之间的增益光纤3为双包层掺镱光纤；所述第一光纤光栅Ⅱ12和所述第二光纤光栅Ⅱ13之间的增益光纤3为双包层掺钕光纤。

所述泵浦源Ⅰ1和泵浦源Ⅱ2为带尾纤输出中心波长为808nm的半导体泵浦组件。

泵浦源Ⅰ1发出808nm的泵浦光透过第一光纤光栅Ⅰ10注入双包层掺镱光纤的内包层，随着808nm的泵浦光在双包层掺镱光纤的内包层中传输而持续不断的进入双包层掺镱光纤的纤芯，双包层掺镱光纤的掺杂物质构成激光的工作物质，第一光纤光栅Ⅰ10和第二光纤光栅Ⅰ11构成光学谐振腔，随着808nm的泵浦光在第一光纤光栅Ⅰ10和第二光纤光栅Ⅰ11中来回反射，不断吸收泵浦光的能量，当波长达到1064nm时，从第二光纤光栅Ⅰ11输出，并沿着光纤传输到自聚焦透镜Ⅰ4，自聚焦透镜Ⅰ4将输出光聚焦到所述反射镜7，经反射镜7反射后传输到所述半透半反射镜8，所述半透半反射镜8对其反射输出；

泵浦源Ⅱ2发出808nm的泵浦光透过第一光纤光栅Ⅱ12注入双包层掺钕光纤的内包层，随着808nm的泵浦光在双包层掺钕光纤的内包层中传输而持续不断的进入双包层掺钕光纤的纤芯，双包层掺钕光纤内掺杂物质构成激光的工作物质，第一光纤光栅Ⅱ12和第二光纤光栅Ⅱ13构成光学谐振腔，随着泵浦光在第一光纤光栅Ⅱ12和第二光纤光栅Ⅱ13中来回反射，不断吸收泵浦光的能量，当波长达到1320nm时，从第二光纤光栅Ⅱ13输出，并沿着光纤传输到自聚焦透镜Ⅱ5，自聚焦透镜Ⅱ5将输出光聚焦到所述半透半反射镜8，经半透半反射镜8透射输出；两路输出光分别经半透半反射镜8反射和透射后合并成一路输出光，输出光沿着光路方向经过所述倍频晶体9将获取的基频光1064nm光和1320nm光和转换为倍频光532nm光和660nm光，倍频光沿着光路经过自聚焦透镜Ⅲ6，经自聚焦透镜Ⅲ6聚焦后从光纤输出光缆14输出。

实施例2

所述倍频晶体9为KDP、ADP或者DKDP中的一种。它们是产生倍频效应和其它非线性光学效应的一类具有代表性的晶体，适用于近紫外可见光区和近红外区，其损伤阈值大。

实施例3

还包括包层光剥离器15，所述包层光剥离器15与所述自聚焦透镜Ⅲ6输出端连接，所述包层光剥离器15用以剥除光纤包层中的包层光，避免包层光在光纤熔接点或是光纤剥离点引起发热，从而烧毁光路。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种红绿双波长光纤激光器，包括泵浦源Ⅰ(1)、泵浦源Ⅱ(2)和谐振腔，所述谐振腔由增益光纤(3)、第一光纤光栅以及第二光纤光栅构成，所述第一光纤光栅为高反射率光纤光栅，所述第二光纤光栅为低反射率光纤光栅，所述增益光纤(3)的两端分别与第一光纤光栅的一侧以及第二光纤光栅的一侧熔接，其特征在于：还包括自聚焦透镜Ⅰ(4)、自聚焦透镜Ⅱ(5)、自聚焦透镜Ⅲ(6)、反射镜(7)、半透半反射镜(8)、倍频晶体(9)以及光纤输出光缆(14)，所述泵浦源Ⅰ(1)与所述第一光纤光栅Ⅰ(10)的另一侧熔接，所述第二光纤光栅Ⅰ(11)的另一侧与所述自聚焦透镜Ⅰ(4)输入端连接；所述泵浦源Ⅱ(2)与所述第一光纤光栅Ⅱ(12)的另一侧熔接，所述第二光纤光栅Ⅱ(13)的另一侧与所述自聚焦透镜Ⅱ(5)输入端连接；

所述泵浦源Ⅰ(1)发出的光经自聚焦透镜Ⅰ(4)聚焦到所述反射镜(7)，经反射镜(7)反射后传输到所述半透半反射镜(8)，所述半透半反射镜(8)对其反射输出；所述泵浦源Ⅱ(2)发出的光经自聚焦透镜Ⅱ(5)聚焦到所述半透半反射镜(8)上，经半透半反射镜(8)透射输出；沿光路输出方向还依次设置有所述倍频晶体(9)、所述自聚焦透镜Ⅲ(6)以及所述光纤输出光缆(14)，其中所述自聚焦透镜Ⅲ(6)的输出端与所述光纤输出光缆(14)的输入端连接，输出光路经所述倍频晶体(9)、所述自聚焦透镜Ⅲ(6)后经所述光纤输出光缆(14)输出。

2.根据权利要求1所述的一种红绿双波长光纤激光器，其特征在于：所述第一光纤光栅Ⅰ(10)和所述第二光纤光栅Ⅰ(11)之间的增益光纤(3)为双包层掺镱光纤；所述第一光纤光栅Ⅱ(12)和所述第二光纤光栅Ⅱ(13)之间的增益光纤(3)为双包层掺钕光纤。

3.根据权利要求1所述的一种红绿双波长光纤激光器，其特征在于：所述泵浦源Ⅰ(1)和泵浦源Ⅱ(2)为带尾纤输出中心波长为808nm的半导体泵浦组件。

4.根据权利要求1所述的一种红绿双波长光纤激光器，其特征在于：所述倍频晶体(9)为KDP、ADP或者DKDP中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种红绿双波长光纤激光器，其特征在于：还包括包层光剥离器(15)，所述包层光剥离器(15)与所述自聚焦透镜Ⅲ(6)的输出端连接。

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