CN216648850U - 一种激光器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种激光器包括：泵浦源，用于产生泵浦光，所述泵浦光波长包括900nm～960nm之间的任意个单波长和/或波段，所述泵浦光为单模光或近单模光，所述近单模光的模式数小于5；第一增益模块，包括掺镱光纤，所述掺镱光纤用于吸收至少部分进入第一增益模块中的泵浦光以产生第一信号激光；所述第一信号激光的波长包括970nm～990nm之间的任意个单波长和/或波段，其中，所述泵浦源用于对所述掺镱光纤进行纤芯泵浦。所述激光器能够提高激光输出效率，并实现单模尾纤输出970nm～990nm的单模激光。

Description

一种激光器

技术领域

本实用新型涉及一种激光器及光学设备，尤其涉及一种高功率单模尾纤输出的短波长掺镱光纤激光器。

背景技术

通过泵浦掺镱、掺铒等光纤产生或放大激光的技术被不断研究，然而，目前的泵浦掺镱和掺铒光纤的单模980nm泵浦源存在输出功率低、激光效率低、光纤制作难度大以及高功率单模尾纤输出困难的问题。

首先，目前产生980nm附近的单模激光的方法是采用单模980nm光纤耦合半导体激光器，然而其输出功率在1.2W以下，已不能满足特别是全光纤化单频窄线宽光纤激光器、超快光纤激光器等精密激光技术的发展需求。

其次，采用高功率多模915nm半导体激光器泵浦掺镱光纤产生10W级单模980nm激光是一个技术途径。依据文献报道公开的方法，可归纳为基于大芯包比光纤(如20/125、35/125、 20/80、60/130、14/45等)、带隙型光子晶体光纤和多芯光纤的技术方案。上述方案主要依据改进掺镱光纤的结构设计，以提高激光效率，但同时也出现了和无源光纤器件匹配难、光纤结构复杂制作难度大、光束质量下降、大量泵浦光剩余等影响实际应用的缺点。

如何保证输出高功率，实现单模尾纤、柔性输出970-1000nm激光是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于，针对现有技术中的问题，提供一种激光器，能够提高激光输出效率，并实现单模尾纤柔性输出970-990nm的单模激光。

为此，本实用新型的上述目的通过以下技术方案实现：

本实用新型技术方案还提供一种激光器，其特征在于，包括：泵浦源，用于产生泵浦光，所述泵浦光波长包括900nm～960nm之间的任意个单波长和/或波段，所述泵浦光为单模光或近单模光，所述近单模光的模式数小于5；第一增益模块，包括掺镱光纤，所述掺镱光纤用于吸收至少部分进入第一增益模块中的泵浦光以产生第一信号激光；所述第一信号激光的波长包括970nm～990nm之间的任意个单波长和/或波段，其中，所述泵浦源用于对所述掺镱光纤进行纤芯泵浦。

可选的，所述泵浦源包括子泵浦源和第二增益模块；所述第二增益模块为光纤振荡器或放大器；所述第二增益模块包括所述掺钕光纤；所述光纤振荡器还包括第一反射元件和第二反射元件，所述掺钕光纤位于所述第一反射元件和第二反射元件之间的光路上，所述第一反射元件的反射率大于第二反射元件的反射率。

可选的，所述子泵浦源为半导体激光器或光纤激光器；所述子泵浦源发射的子泵浦光的波长为700nm～890nm之间的任意个单波长和/或波段；所述泵浦源还包括掺锗光纤，所述掺锗光纤和掺钕光纤形成掺钕-拉曼混合增益光纤。

可选的，第一增益模块还包括：第一增益模块，用于使掺镱光纤吸收泵浦光，并振荡输出所述第一信号激光；所述第一增益模块包括高反光元件、低反光元件，所述掺镱光纤位于所述高反光元件和低反光元件之间的光路上；所述高反光元件用于使第一增益模块中的光反射回掺镱光纤；所述掺镱光纤用于吸收至少部分进入所述第一增益模块中的泵浦光以产生所述第一信号激光；所述低反光元件用于使经过所述掺镱光纤的光部分反射回掺镱光纤，且部分从所述第一增益模块输出形成所述第一信号激光；所述低反光元件的反射率小于所述高反光元件的反射率。

可选的，所述高反光元件为光纤元件，所述高反光元件具有第一光纤连接端；所述低反光元件为光纤元件，所述低反光元件具有第二光纤连接端；所述掺镱光纤两端分别与所述第一光纤连接端和第二光纤连接端熔接；所述第一增益模块具有泵浦光输入光纤和激光输出光纤；所述泵浦源通过尾纤与所述泵浦光输入光纤熔接，所述激光输出光纤通过激光输出端口输出所述第一信号激光。

可选的，所述低反光元件具有所述激光输出光纤，所述激光输出端口和所述第二光纤连接端分别位于所述低反光元件两侧；所述高反光元件具有泵浦光输入光纤；

或者，所述低反光元件具有泵浦光输入光纤；所述第一增益模块还包括第一耦合器，所述第一耦合器用于连接所述泵浦源的尾纤、激光输出光纤及所述泵浦光输入光纤。

可选的，所述高反光元件为光纤光栅或光纤反射镜；所述低反光元件为光纤光栅或光纤分束器；其中，所述光纤反射镜包括：反射镜以及与反射镜封装为一体的传输光纤，所述传输光纤用于将透过所述掺镱光纤的光传输至所述反射镜，并将所述反射镜反射回的光传输回掺镱光纤，所述传输光纤远离反射镜的一端为所述第一光纤连接端；

所述光纤分束器包括第二耦合器、分束器输入光纤、分束器输出光纤和回射光纤，分束器输入光纤、分束器输出光纤和回射光纤均与所述第二耦合器连接；所述分束器输入光纤背离所述第二耦合器的一端为第二光纤连接端；所述分束器输出光纤用于输出所述第一信号激光；所述回射光纤两端与所述第二耦合器相互连接。

可选的，所述掺镱光纤中仅掺杂有镱离子，所述掺镱光纤长度为5cm～100cm，镱离子浓度为1000ppm～15000ppm；所述掺镱光纤的芯包比为0.04～0.10；或，所述掺镱光纤掺有镱离子和钕离子，其中钕离子浓度为100ppm～5000ppm；所述掺镱光纤的芯包比为0.04～0.10。

可选的，所述掺镱光纤为仅支持基模传输的单模光纤；或，所述掺镱光纤为支持单模激光起振的少模光纤，所述少模光纤的归一化频率小于3.5。

可选的，还包括：第三增益模块，所述第三增益模块用于在所述第一信号激光的泵浦下将所述第一信号激光转换为第二信号激光，所述第二信号激光与所述第一信号激光的波长或功率不同；所述第二信号激光的波长为1.3μm～1.8μm；所述第三增益模块包括掺铒光纤和铒镱共掺光纤中的一者或两者组合。

本实用新型技术方案与现有技术相比具有如下技术效果：

本实用新型提供一种激光器中，利用泵浦源与掺镱光纤的结合，通过泵浦源输出泵浦光，纤芯泵浦掺镱光纤，直接生成单模尾纤柔性输出的970nm～1000nm激光；通过泵浦源对掺镱光纤进行纤芯泵浦，通过泵浦源对掺镱光纤进行纤芯泵浦，使得泵浦光在几十厘米长度内就能被掺镱光纤充分吸收，有效克服了包层泵浦激光效率低的缺点，使得本实用新型具有50％以上的激光效率，此外纤芯泵浦对抑制掺镱光纤在长波的寄生振荡也有很好的技术效果。

进一步，高反光元件、低反光元件和掺镱光纤构成的第一谐振模块，能够使光束在谐振模块中振荡，直接产生工作在970nm～1000nm范围内的激光，并通过增强受激辐射作用，能有效抵抗回返激光，使得本实用新型相较于光纤放大器结构具有结构简单、抗回返光冲击的优点。同时泵浦光通过谐振模块对掺镱光纤进行纤芯泵浦，能够通过增强受激辐射有效缩短掺镱光纤的长度，从而能够抑制大于1000nm波长光的产生，提高激光转换效率。

进一步，所述低反光元件和高反光元件均为光纤元件，所述第一增益模块具有激光输出光纤，激光输出光纤输出的970nm～990nm激光，可直接实现单模尾纤柔性输出，结构简单、紧凑，实用性强，在制备工作在970nm～990nm范围的短波长激光技术领域具有显著的技术优势，市场应用价值高。

进一步，所述第二增益模块为掺钕-拉曼混合增益光纤将掺钕光纤与掺锗光纤组合，利用掺锗光纤的受激拉曼散射效应，进一步调节掺钕-锗拉曼混合振荡器的增益波长范围，有效拓展掺钕光纤泵浦源的输出波长范围，也解决了由掺钕光纤单独构建的谐振腔，很难在935nm 以上波段产生激光的问题，从而产生935nm～960nm波长的泵浦光。

进一步，所述掺镱光纤还掺杂有钕离子，利用钕离子对掺镱光纤抗光暗化性能的增强作用，可有效减缓或消除掺镱光纤在长期使用过程中，输出功率随时间逐渐下降的现象，提高激光器的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型的激光器实施例一的结构示意图；

图2是本实用新型的激光器实施例一提供的泵浦光和第一信号激光在光纤中的功率演化过程示意图；

图3是本实用新型的激光器实施例二的结构示意图；

图4是本实用新型的激光器实施例三的结构示意图；

图5是本实用新型的激光器实施例四的结构示意图。

具体实施方式

现有技术中产生980nm附近激光的激光器具有激光效率低、光纤制作难度大、无法输出单模激光的问题。

为解决上述技术问题，现有技术提出一种基于掺钕光纤激光器纤芯泵浦掺镱光纤的技术途径。通过掺镱光纤放大器对信号激光进行增益，掺镱光纤被改造为具有锥形结构的玻璃棒，以增加激光效率。

然而，经过申请人的研究，光纤放大器方案在前述高功率单频窄线宽、超快光纤激光器的应用中需要考虑回返光隔离的问题，需要引入隔离器等光纤器件，这类器件使得980nm激光的输出功率受到限制，导致对激光输出功率的提高有限。同时，隔离器、放大器所必需的子泵浦源也增加了系统的复杂性。掺镱光纤被改造为具有锥形结构的玻璃棒，这样在前述应用中就失去了光纤的柔性，同时也不能实现简单的单模尾纤输出。

为提高激光效率、且通过尾纤柔性输出970nm～990nm单模激光，本实用新型提供一种激光器，利用泵浦源与掺镱光纤的结合，通过泵浦源输出泵浦光，纤芯泵浦掺镱光纤，直接生成单模尾纤柔性输出的970nm～1000nm激光；通过泵浦源对掺镱光纤进行纤芯泵浦，通过泵浦源对掺镱光纤进行纤芯泵浦，使得泵浦光在几十厘米长度内就能被掺镱光纤充分吸收，有效克服了包层泵浦激光效率低的缺点，使得本实用新型具有50％以上的激光效率，此外纤芯泵浦对抑制掺镱光纤在长波的寄生振荡也有很好的技术效果。

图1为本实用新型提供的激光器一实施例的结构示意图；图2为本实用新型的激光器实施例一提供的泵浦光和第一信号激光在光纤中的功率演化过程示意图。

以下结合附图对本实用新型技术方案提供的激光器进行详细说明。

请参考图1，所述激光器101包括：泵浦源，用于产生泵浦光，所述泵浦光波长包括900nm～960nm之间的任意个单波长和/或波段，所述泵浦光为单模光或近单模光，所述近单模光的模式数小于5；第一增益模块，包括掺镱光纤，所述掺镱光纤用于吸收至少部分进入第一增益模块中的泵浦光以产生第一信号激光；所述第一信号激光的波长包括970nm～990nm之间的任意个单波长和/或波段，其中，所述泵浦源用于对所述掺镱光纤进行纤芯泵浦。

利用泵浦源与掺镱光纤的结合，通过泵浦源输出泵浦光，纤芯泵浦掺镱光纤，直接生成单模尾纤柔性输出的970nm～1000nm激光；通过泵浦源对掺镱光纤进行纤芯泵浦，通过泵浦源对掺镱光纤进行纤芯泵浦，使得泵浦光在几十厘米长度内就能被掺镱光纤充分吸收，有效克服了包层泵浦激光效率低的缺点，使得本实用新型具有50％以上的激光效率，此外纤芯泵浦对抑制掺镱光纤在长波的寄生振荡也有很好的技术效果。

本实施例中，所述泵浦源包括掺钕光纤泵浦源101，用于产生泵浦光，所述泵浦光为包括基模的单模光或近单模光，所述近单模光的模式数小于5，例如近单模光的模式数可以为2 或3。

所述泵浦光波长包括900nm～960nm之间的任意个单波长或波段。所述泵浦源还可以为固体激光器、半导体激光器或掺铒光纤激光器。

具体的，所述泵浦光为单模光，单模光具有高亮度、高传播效率的特点，且通过单模光对所述掺镱光纤进行纤芯泵浦能够使泵浦光和第一信号激光均在纤芯中传输，从而能够抑制多模起振产生的长波激光，有效提高光转换效率。

所述掺钕光纤泵浦源101包括子泵浦源和第二增益模块；所述第二增益模块为光纤振荡器或光纤放大器，所述第二增益模块包括所述掺钕光纤51，所述掺钕光纤51至少掺杂有钕离子。

所述子泵浦源为固体激光器或光纤激光器。所述子泵浦源发射的子泵浦光的波长为 700nm～890nm之间的任意个单波长或波段。

所述掺钕光纤泵浦源101用于产生掺镱光纤102需要的泵浦光，并且具有纤芯输出的特点。

具体的，所述子泵浦源为带尾纤输出的808nm半导体激光器、880nm半导体激光器或 793nm半导体激光器。

所述子泵浦源还包括光纤合束器，通过光纤合束器等光纤器件，构造出鲁棒性好、输出功率高、光束质量好的子泵浦源。进一步，掺钕光纤泵浦源101可与所述第一谐振模块集成在一起，使得激光器具有紧凑的鲁棒性结构。

所述光纤振荡器包括：第一反射元件和第二反射元件，所述掺钕光纤51位于所述第一反射元件和第二反射元件之间。所述第一反射元件的反射率大于第二反射元件的反射率。具体的，所述第一反射元件的反射率大于或等于80％，例如90％。所述第二反射元件的反射率为 1％～70％，例如3％或60％。

所述第一反射元件为光纤光栅、光纤反射镜或反射镜；所述第二反射元件为光纤光栅、光纤分束器或半透半反棱镜。

所述光纤反射镜包括：反射镜以及与反射镜封装为一体的传输光纤，所述传输光纤用于将透过所述掺镱光纤102的光传输至所述反射镜，并将所述反射镜反射回的光传输回掺镱光纤102。

所述光纤分束器包括第二耦合器、分束器输入光纤、分束器输出光纤和回射光纤，分束器输入光纤、分束器输出光纤和回射光纤均与所述第二耦合器连接；所述分束器输出光纤用于输出所述第一信号激光；所述回射光纤两端及所述第二耦合器相互连接。

具体的，所述光纤分束器为2×2的分束器，所述分束器的一端连接分束器输入光纤和分束器输出光纤，所述分束器另一个端的两根光纤熔接形成所述回射光纤。

具体的，所述第二增益模块包括掺钕光纤51，所述掺钕光纤51至少掺杂有钕离子。所述第一反射元件为光纤光栅，所述第二反射元件为光纤光栅。所述第一反射元件的工作波长为900nm～935nm之间的任意个单波长或波段，所述第二反射元件的工作波长为900nm～935nm 之间的任意个单波长或波段。

具体的，所述第一反射元件的工作波长为910nm或920nm；所述第二反射元件的工作波长为910nm或920nm的单波长或910nm附近小于等于1nm带宽的波段，或920nm附近小于等于1nm带宽的波段。

所述第二增益模块中具有增益介质。在本实用新型的一个实施例中，所述第二增益模块中的增益介质仅包括掺钕光纤51。

在本实用新型的另一实施例中，所述掺钕泵浦源还包括掺锗光纤，所述掺锗光纤和掺钕光纤51形成掺钕-拉曼混合增益光纤。具体的，所述第二增益模块中的增益介质包括掺锗光纤和掺钕光纤51。

在掺钕光纤泵浦源101中，将掺钕光纤51与掺锗光纤组合，利用掺锗光纤的受激拉曼散射效应，进一步调节掺钕-锗拉曼混合振荡器的增益波长范围，有效拓展掺钕光纤泵浦源101 的输出波长范围，也解决了由掺钕光纤51单独构建的谐振腔，很难在935nm以上波段产生激光的问题，从而产生935nm～960nm波长的泵浦光。

所述掺钕光纤泵浦源101产生900nm～960nm之间的任意个单波长或波段，具体的，所产生的泵浦光的波长包括：935nm～960nm之间的任意个单波长或波段。

本实施例中，所述泵浦光为波长覆盖900nm～960nm的宽光谱。在另一实施例中，所述泵浦光为波长覆盖935nm～960nm的宽光谱，或者，所述泵浦光为900nm、935nm或960nm的单波长光。

在一个实施例中，所述掺钕光纤51中仅掺杂有钕离子。

在本实用新型的另一实施例中，所述掺钕光纤51中还掺杂有锗离子，所述掺钕光纤51 为掺钕-拉曼混合光纤。

所述掺钕光纤泵浦源101输出的泵浦光功率大于或等于8W，例如，10W或15W。

本实施例中，所述第一增益模块还包括高反光元件103和低反光元件104；所述掺镱光纤102位于高反光元件和低反光元件之间光路上；所述高反光元件103用于使第一增益模块中的光反射回掺镱光纤102；所述掺镱光纤102用于吸收至少部分进入所述第一增益模块中的泵浦光以产生所述第一信号激光；所述低反光元件104用于使经过所述掺镱光纤102的光部分反射回掺镱光纤102，且部分从所述第一增益模块输出形成所述第一信号激光；所述低反光元件104的反射率小于所述高反光元件103的反射率；其中，所述掺钕光纤泵浦源101 用于对所述掺镱光纤进行纤芯泵浦。

具体来说，本实施例中，所述第一增益模块为谐振器，在其他实施例中，所述第一增益模块还可以为放大器。具体的可以为光纤放大器。所述增益模块为放大器，所述增益模块还包括种子源，所述种子源用于为所述掺钕光纤提供种子光，所述种子源的波长为900nm～940nm之间的任意个单波长或波段。

所述高反光元件、低反光元件和掺镱光纤构成的谐振模块，能够使光束在谐振模块中振荡，直接产生工作在970nm～1000nm范围内的激光，并通过增强受激辐射作用，能有效抵抗回返激光，使得本实用新型相较于光纤放大器结构具有结构简单、抗回返光冲击的优点。同时泵浦光通过谐振模块对掺镱光纤进行纤芯泵浦，能够通过增强受激辐射有效缩短掺镱光纤的长度，从而能够抑制大于1000nm波长光的产生，提高激光转换效率。

具体的，所述种子源为固体激光器、光纤激光器或低相干光源。所述低相关光源包括ASE 光源，所述种子源的波长为900nm～940nm范围内的任意个单波长或波段。

所述子泵浦源还包括光纤合束器，通过光纤合束器等光纤器件，构造出鲁棒性好、输出功率高、光束质量好的掺钕光纤泵浦源101。进一步，掺钕光纤泵浦源101可与所述第一谐振模块集成在一起，使得激光器具有紧凑的鲁棒性结构。

本实施例中，所述高反光元件103为光纤元件，所述高反光元件103具有第一光纤连接端；所述低反光元件104为光纤元件，所述低反光元件104具有第二光纤连接端；所述掺镱光纤102两端分别与所述第一光纤连接端和第二光纤连接端熔接；所述第一增益模块具有泵浦光输入光纤和激光输出光纤；所述掺钕光纤51激光器通过尾纤与所述泵浦光输入光纤熔接，所述激光输出光纤通过激光输出端口输出所述第一信号激光。

所述低反光元件104和高反光元件103均为光纤元件，从所述第一增益模块具有激光输出光纤，激光输出光纤输出的970nm～990nm激光，可直接实现单模尾纤柔性输出，结构简单、紧凑，实用性强，在制备工作在970nm～990nm范围的短波长激光技术领域具有显著的技术优势，市场应用价值高。

在本实用新型的其他实施例中，所述低反光元件104和高反光元件103也可以为空间反光元件，例如偏振分束棱镜或半透半反棱镜。

所述低反光元件104和高反光元件103均为光纤元件，在本实施例中，所述低反光元件 104具有所述激光输出光纤，所述激光输出端口和所述第二光纤连接端分别位于所述低反光元件104两侧；所述高反光元件103具有泵浦光输入光纤。

所述高反光元件103为光纤光栅或光纤反射镜；所述低反光元件104为光纤光栅或光纤分束器。具体的，本实施例中，所述高反光元件103为光纤光栅，所述低反光元件104为光纤光栅。

所述低反光元件104的两端分别为第二光纤连接端和激光输出端，所述高反光元件103 的第一光纤连接端与所述掺镱光纤102熔接，所述激光输出端为光纤光栅的尾纤输出端，用于输出所述第一信号激光；所述高反光元件103的两端分别为第一光纤连接端和泵浦光输入端，所述高反光元件103的第一光纤连接端与所述掺镱光纤102熔接，所述泵浦光输入端与所述光纤振荡器的输出光纤熔接。

本实施例中，所述掺钕光纤泵浦源101发射的泵浦光通过所述泵浦光输入端进入所述高反光元件103并经过所述高反光元件103的第一光纤连接端进入所述掺镱光纤102，所述掺镱光纤102使至少部分所述泵浦光转变为第一信号激光并到达所述低反光元件104，所述低反光元件104使至少部分第一信号激光通过从所述激光输出端输出，使剩余的光反射回掺镱光纤102并经过所述掺镱光纤102到达所述高反光元件103后被高反光元件103反射回掺镱光纤102，使泵浦光在第一增益模块中进行振荡，并输出第一信号激光。

本实施例中，所述高反光元件103的反射率大于或等于90％；所述低反光元件104的反射率为1％～60％，例如3％。

具体的，所述掺镱光纤102的长度为5cm～100cm，例如10cm、20cm、50cm或80cm；镱离子浓度为1000ppm～15000ppm，例如1200ppm或1300ppm；所述掺镱光纤102的芯包比为0.04～0.1。在其他实施例中，所述掺镱光纤102的芯包比可以大于0.2小于0.25。

具体的，所述掺镱光纤的纤芯直径为5μm，包层的直径为125；或者，所述掺镱光纤的纤芯直径为10μm，包层直径为125μm。

所述掺镱光纤102中可以仅掺有镱离子或者所述掺镱光纤102中可以掺有其他离子，例如钕离子。

所述掺镱光纤还掺杂有钕离子，利用钕离子对掺镱光纤抗光暗化性能的增强作用，可有效减缓或消除掺镱光纤在长期使用过程中，输出功率随时间逐渐下降的现象，提高激光器的使用寿命。

具体的，所述掺镱光纤102中还掺杂有钕离子，所述掺镱光纤102为掺镱-钕光纤。所述掺镱光纤102中钕离子的浓度为100ppm～5000ppm；所述掺镱-钕光纤的芯包比为0.04～0.1。在其他实施例中，所述掺镱-钕光纤的芯包比可以大于0.2小于0.25。

具体的，所述掺镱-钕光纤的纤芯直径为5μm，包层的直径为125μm；或者，所述掺镱- 钕光纤的纤芯直径为10μm，包层直径为125μm。

所述第一增益模块能够缩小所述掺镱光纤102的长度，通过镱离子浓度为1000ppm～15000ppm的掺镱光纤102结合纤芯泵浦在较短的掺镱光纤102中产生 970nm～990nm的短波光，且结合第一增益模块能够抑制长波光(大于1000nm)的寄生振荡，从而提高970nm～990nm附近激光的激光转换效率。

所述掺镱光纤102的芯包比使该光纤的制作难度降低，并使对所述掺镱光纤102进行纤芯泵浦能够产生970nm～990nm波长的第一信号激光。

所述掺镱光纤还掺杂有钕离子，利用钕离子对掺镱光纤抗光暗化性能的增强作用，可有效减缓或消除掺镱光纤在长期使用过程中，输出功率随时间逐渐下降的现象，提高激光器的使用寿命。

所述掺镱光纤102为仅支持基模传输的单模光纤；或，所述掺镱光纤102为支持单模激光起振的少模光纤，所述少模光纤的归一化频率小于3.5。

本实施例中，所述掺镱光纤102弯曲设置，弯曲设置的掺镱光纤102能够限制高阶模起振，输出近衍射极限的单模激光，提高激光器的稳定住。进一步提高970nm～990nm激光的光光转化效率。在本实用新型的其他实施例中，所述掺镱光纤也可以为直的。

所述高反光元件103和所述低反光元件104中至少一者包括掺锗无源光纤。具体的，本实施例中，所述高反光元件103和所述低反光元件104均包括掺锗无源光纤。所述高反光元件103掺锗无源光纤指的是所述高反光元件103中的一条或多条光纤为掺锗无源光纤，具体的，所述高反光元件103中的所有光纤均为掺锗无源光纤；所述低反光元件104中的一条或多条光纤为掺锗无源光纤，具体的，所述低反光元件104中的所有光纤均为掺锗无源光纤。

掺锗无源光纤能够节约成本，增强实用性。二氧化锗具有光敏性，在紫外激光照射，掺锗光纤可产生永久折射率变化，从而易于制作出光纤光栅。

为减小光纤熔接插损，两光栅光纤配置的掺锗无源光纤与掺镱光纤102具有相匹配的模场直径。本实施例中，低反光元件104配置为单模掺锗无源光纤。

本实施例中，所述在其他实施例中，低反光元的掺锗无源光纤直接与掺镱光纤102熔接。在其他实施例中，低反光元的掺锗无源光纤与掺镱光纤102的纤芯大小不同，所述低反光元的掺锗无源光纤与掺镱光纤102之间还具有模场适配器。

具体的，所述高反光元件103的波长范围与低反光元件104的波长范围至少部分重叠。所述低反光元件103和低反光元件104的波长范围至少覆盖970nm～1000nm。

所述掺镱光纤102的模场直径与所述高反光元件103的模场直径之差小于5微米，所述掺镱光纤102的模场直径与所述低反光元件104的模场直径之差小于5微米。具体的，所述掺镱光纤102的模场直径与所述高反光元件103的模场直径之差可以为零、1微米或2.5微米；所述掺镱光纤102的模场直径与所述低反光元件104的模场直径之差可以为零、1微米或2.5 微米。

当掺镱光纤102的模场直径与所述高反光元件103的模场直径之差大于或等于3μm时，在所述高反光元件103与掺镱光纤102之间设置有模场适配器，以提高高反光元件103与掺镱光纤10之间的耦合效率，提高第一信号激光转换效率；当掺镱光纤102的模场直径与所述低反光元件103的模场直径之差大于或等于3μm时，在所述低反光元件103与掺镱光纤102之间设置有模场适配器，以提高低反光元件103与掺镱光纤10之间的耦合效率，提高第一信号激光转换效率。

综上，本实用新型实施例通过设置第一增益模块，利用波长在900nm～960nm之间的泵浦光对掺镱光纤102进行纤芯泵浦，能够产生波长在970nm～990nm之间的单模第一信号激光，其激光效率达50％以上。

图2是本实用新型的激光器实施例一提供的泵浦光和第一信号激光在光纤中的功率演化过程示意图。

参考图2所示为915nm泵浦光在长度为25cm的掺镱光纤102中的传输情况。泵浦光功率为10W，经长度为25cm的掺镱光纤102传输后，剩余的泵浦光已不足0.5W，此时产生的976nm激光已接近9W(反射率10％)，激光效率达90％，具有极高的光光转换效率。可见，通过增大泵浦光功率，显然可产生远大于10W的激光输出。

图3是本实用新型技术方案提供的激光器第二实施例的结构示意图。

请参考图3，本实施例与一实施例的相同之处在此不多做赘述，不同之处包括：

所述低反光元件104具有泵浦光输入光纤；所述第一增益模块还包括第一耦合器，所述第一耦合器用于连接所述泵浦源的尾纤、激光输出光纤及所述泵浦光输入光纤。

所述第一耦合器为波分复用器，用于通过所述泵浦光输入光纤注入所述泵浦光，使经所述高反光元件103返回的第一信号激光与泵浦光分离，并使所述第一信号激光通过所述激光输出光纤输出。

具体的，本实施例中，所述泵浦光经波分复用器到达低反光元件104进入掺镱光纤102，从掺镱光纤102到达高反光元件103后被高反光元件103反射回掺镱光纤102，并在掺镱光纤102中形成部分第一信号激光，形成的至少部分第一信号激光透过所述低反光元件104进入所述第一耦合器，并经所述第一耦合器从激光输出光纤输出。

在其他实施例，所述低反光元件104为长波通元件，所述低反光元件104被配置使泵浦光反射并使第一信号激光透射。所述低反光元件包括使泵浦光进入掺镱光纤102的入口。具体的，低反光元件104被配置为使970nm～990nm的光透射，使波长为900nm～9660nm的光反射。

图4是本实用新型技术方案提供的激光器第三实施例的结构示意图。

请参考图4，本实施例与一实施例的相同之处在此不多做赘述，不同之处包括：

本实施例中，所述低反光元件104为光纤分束器；所述高反光元件103为光纤光栅。

所述光纤分束器包括第二耦合器、分束器输入光纤、分束器输出光纤和回射光纤，分束器输入光纤、分束器输出光纤和回射光纤均与所述第二耦合器连接；所述分束器输入光纤背离所述第二耦合器的一端为第二光纤连接端；所述分束器输出光纤用于输出所述第一信号激光；所述回射光纤两端及所述第二耦合器相互连接。

具体的，所述光纤分束器为2×2分束器，2×2分束器一端的两根光纤分别为分束器输入光纤和分束器输出光纤；2×2分束器另一端的两根光纤相互熔接形成所述回射光纤。

图5是本实用新型技术方案提供的激光器第三实施例的结构示意图。

请参考图5，本实施例与第二实施例的相同之处在此不多做赘述，不同之处包括：

本实施例中，所述高反光元件103为光纤反射镜；所述低反光元件104为光纤光栅。

其中，所述光纤反射镜包括：反射镜以及与反射镜封装为一体的传输光纤，所述传输光纤用于将透过所述掺镱光纤102的光传输至所述反射镜，并将所述反射镜反射回的光传输回掺镱光纤102，所述传输光纤远离反射镜的一端为所述第一光纤连接端。

需要说明的是，以上实施例中低反光元件104和高反光元件103均为光纤元件，光纤元件的成本低，且能够与掺镱光纤102耦合，能够实现单模传输，提高激光亮度及耦合效率，且能够使第一信号激光通过尾纤柔性输出。

在本实用新型的其他实施例中，所述低反光元件104和高反光元件103可以为空间光学元件，所述空间光学元件包括：滤波器或分光棱镜。

需要说明的是，以上实施例均以所述第一信号激光作为所述激光器的输出进行说明的。在本实用新型的实施例中，所述激光器还可以包括第三增益模块，所述第一信号激光作为所述第三增益模块的泵浦光，经所述第三增益模块增益后形成激光器的输出激光。

具体的，所述激光器还包括：第三增益模块，所述第三增益模块用于在所述第一信号激光的泵浦下将所述第一信号激光转换为第二信号激光，所述第二信号激光与所述第一信号激光的波长或功率不同。

具体的，所述第三增益模块包括掺铒光纤和铒镱共掺光纤中的一者或两者组合。所述第二信号激光的波长为1.3微米～1.8微米之间的任意个数的单波长或波段。具体的，所述第二信号激光的波长可以为1.5微米的单波长。

本实用新型的技术方案还体用一种光学设备，包括：图1至图5所示实施例的激光器，所述激光器用于向工件发射信号激光，以对工件进行检测或加工。

所述光学设备，还包括：探测装置，用于收集所述激光器发射的信号激光经工件反射、散射、衍射或透射后形成的检测光，并根据所述检测光获取待测物的待检信息。

所述待检信息包括：工件表面形貌、缺陷位置、待测目标位置、工件表面膜层厚度中的一者或多种组合。

具体的，当所述激光器不包括所述第三增益模块时，所述信号激光为第一信号激光；当所述激光器包括第三增益模块时，所述信号激光为第二信号激光。

所述激光器用于向工件发射信号激光，以对工件进行加工，具体用于向工件发射所述第一信号激光或第二信号激光，以对工件进行切割。

所述光学设备还包括：承载台，用于承载所述工件。

上述具体实施方式用来解释说明本实用新型，仅为本实用新型的优选实施例，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型做出的任何修改、等同替换、改进等，都落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种激光器，其特征在于，包括：

泵浦源，用于产生泵浦光，所述泵浦光波长包括900nm～960nm之间的任意个单波长和/或波段，所述泵浦光为单模光或近单模光，所述近单模光的模式数小于5；

第一增益模块，包括掺镱光纤，所述掺镱光纤用于吸收至少部分进入第一增益模块中的泵浦光以产生第一信号激光；所述第一信号激光的波长包括970nm～990nm之间的任意个单波长和/或波段，

其中，所述泵浦源用于对所述掺镱光纤进行纤芯泵浦。

2.如权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述泵浦源包括子泵浦源和第二增益模块；

所述第二增益模块为光纤振荡器或放大器；所述第二增益模块包括掺钕光纤；

所述光纤振荡器还包括第一反射元件和第二反射元件，所述掺钕光纤位于所述第一反射元件和第二反射元件之间的光路上，所述第一反射元件的反射率大于第二反射元件的反射率。

3.如权利要求2所述的激光器，其特征在于，所述子泵浦源为半导体激光器或光纤激光器；所述子泵浦源发射的子泵浦光的波长为700nm～890nm之间的任意个单波长和/或波段；所述泵浦源还包括掺锗光纤，所述掺锗光纤和掺钕光纤形成掺钕-拉曼混合增益光纤。

4.如权利要求1所述的激光器，其特征在于，第一增益模块还包括：第一增益模块，用于使掺镱光纤吸收泵浦光，并振荡输出所述第一信号激光；所述第一增益模块包括高反光元件、低反光元件，所述掺镱光纤位于所述高反光元件和低反光元件之间的光路上；所述高反光元件用于使第一增益模块中的光反射回掺镱光纤；所述掺镱光纤用于吸收至少部分进入所述第一增益模块中的泵浦光以产生所述第一信号激光；所述低反光元件用于使经过所述掺镱光纤的光部分反射回掺镱光纤，且部分从所述第一增益模块输出形成所述第一信号激光；所述低反光元件的反射率小于所述高反光元件的反射率。

5.如权利要求4所述的激光器，其特征在于，所述高反光元件为光纤元件，所述高反光元件具有第一光纤连接端；所述低反光元件为光纤元件，所述低反光元件具有第二光纤连接端；所述掺镱光纤两端分别与所述第一光纤连接端和第二光纤连接端熔接；所述第一增益模块具有泵浦光输入光纤和激光输出光纤；所述泵浦源通过尾纤与所述泵浦光输入光纤熔接，所述激光输出光纤通过激光输出端口输出所述第一信号激光。

6.如权利要求5所述的激光器，其特征在于，所述低反光元件具有所述激光输出光纤，所述激光输出端口和所述第二光纤连接端分别位于所述低反光元件两侧；所述高反光元件具有泵浦光输入光纤；

或者，

所述低反光元件具有泵浦光输入光纤；所述第一增益模块还包括第一耦合器，所述第一耦合器用于连接所述泵浦源的尾纤、激光输出光纤及所述泵浦光输入光纤。

7.如权利要求4至6任意一项所述的激光器，其特征在于，所述高反光元件为光纤光栅或光纤反射镜；所述低反光元件为光纤光栅或光纤分束器；

其中，所述光纤反射镜包括：反射镜以及与反射镜封装为一体的传输光纤，所述传输光纤用于将透过所述掺镱光纤的光传输至所述反射镜，并将所述反射镜反射回的光传输回掺镱光纤，所述传输光纤远离反射镜的一端为第一光纤连接端；

所述光纤分束器包括第二耦合器、分束器输入光纤、分束器输出光纤和回射光纤，分束器输入光纤、分束器输出光纤和回射光纤均与所述第二耦合器连接；所述分束器输入光纤背离所述第二耦合器的一端为第二光纤连接端；所述分束器输出光纤用于输出所述第一信号激光；所述回射光纤两端与所述第二耦合器相互连接。

8.如权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述掺镱光纤中仅掺杂有镱离子，所述掺镱光纤长度为5cm～100cm，镱离子浓度为1000ppm～15000ppm；所述掺镱光纤的芯包比为0.04～0.10；或，

所述掺镱光纤掺有镱离子和钕离子，其中钕离子浓度为100ppm～5000ppm；所述掺镱光纤的芯包比为0.04～0.10。

9.如权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述掺镱光纤为仅支持基模传输的单模光纤；或，所述掺镱光纤为支持单模激光起振的少模光纤，所述少模光纤的归一化频率小于3.5。

10.如权利要求1所述的激光器，其特征在于，还包括：第三增益模块，所述第三增益模块用于在所述第一信号激光的泵浦下将所述第一信号激光转换为第二信号激光，所述第二信号激光与所述第一信号激光的波长或功率不同；所述第二信号激光的波长为1.3μm～1.8μm；所述第三增益模块包括掺铒光纤和铒镱共掺光纤中的一者或两者组合。

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