CN217062822U - 一种树杈型多光栅激光谐振腔结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了光学设备技术领域的一种树杈型多光栅激光谐振腔结构，包括飞秒激光刻蚀在光学基片内的多路双线型光波导，光学基片采用稀土掺杂玻璃或晶体，双线型光波导呈树杈型布设，双线型光波导的若干支路内腔靠近外端均飞秒激光刻蚀有第一反射结构，双线型光波导的主路内腔靠近外端飞秒激光刻蚀有第二反射结构，第一反射结构的输入端连接有泵浦源，该结构通过飞秒激光进行加工制作，结构制作精度高、体积小，材料选择范围广；可以实现多路腔体增益，多路形成共振增强，实现高功率激光输出；同时可以由多种波长布拉格光栅，可以实现多波长激光输出，实现小型化激光器，最后还解决了波导激光器泵浦注入与高激光增益问题。

Description

一种树杈型多光栅激光谐振腔结构

技术领域

本实用新型涉及光学设备技术领域，具体为一种树杈型多光栅激光谐振腔结构。

背景技术

飞秒激光光刻波导则是一种利用飞秒激光与物质相互作用时产生的非线性效应，诱导材料内部产生折射率调制的非接触式波导制备技术，可以在材料内部加工出任意三维波导结构。利用激光作用区对光的限制作用以及作用区附近存在的应力作用从而实现导光区域内光的低损耗传输。通过在玻璃或晶体内掺杂活性离子，如Nd³⁺、Yb³⁺、Er³⁺等稀土离子，利用超快飞秒激光可以实现在样品中制备波导放大器或波导激光器等有源光子器件。波导激光器不仅结构紧凑、集成化高，还具备阈值低、效率高等优点，在工业、科研、军事和通讯等领域都有着广泛的应用。

目前，现有波导激光器或放大器一般都是在基底端面设置高反增透膜，然而，实现激光功率低，一般在几百毫瓦级别。相比于光纤激光器，波导型激光器的增益介质传输路径短，注入泵浦光通道数少(一般只有一个)导致泵浦注入能力受限，波导体积小，稀土离子掺杂浓度受限，因此很难实现较大功率激光输出，故实际生产中亟需设计一种波导型激光器用激光传输路径结构，基于此，本实用新型设计了一种树杈型多光栅激光谐振腔结构，以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种树杈型多光栅激光谐振腔结构，以解决上述背景技术中提出的实际生产中亟需设计一种波导型激光器用激光传输路径结构的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种树杈型多光栅激光谐振腔结构，包括飞秒激光刻蚀在光学基片内的多路双线型光波导，所述光学基片采用稀土掺杂玻璃或晶体，所述双线型光波导呈树杈型布设，所述双线型光波导的若干支路内腔靠近外端均飞秒激光刻蚀有第一反射结构，所述双线型光波导的主路内腔靠近外端飞秒激光刻蚀有第二反射结构，所述第一反射结构的输入端连接有泵浦源。

优选的，所述双线型光波导设置为直线或曲线状且支路数量在1～100之间，所述双线型光波导的主支路外端面设置为抛光面。

优选的，所述第一反射结构为高反光纤光栅，所述第二反射结构为低反光纤光栅。

优选的，所述第一反射结构为高反体布拉格光栅，所述第二反射结构为耦合输出体布拉格光栅。

优选的，所述泵浦源为光纤激光器、半导体激光器或气体激光器。

优选的，所述耦合输出体布拉格光栅的输出激光和泵浦源的输出激光波长在300nm～2000nm之间。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型通过飞秒激光进行加工制作，结构制作精度高、体积小，材料选择范围广；可以实现多路腔体增益，多路形成共振增强，实现高功率激光输出；同时可以由多种波长布拉格光栅，可以实现多波长激光输出，实现小型化激光器，最后还解决了波导激光器泵浦注入与高激光增益问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型飞秒激光光刻波导实验装置示意图；

图3为本实用新型飞秒激光刻写布拉格光栅示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-光学基片，2-双线型光波导，3-第一反射结构，4-第二反射结构，5-泵浦源。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案：一种树杈型多光栅激光谐振腔结构，包括飞秒激光刻蚀在光学基片1内的多路双线型光波导2，光学基片1采用稀土掺杂玻璃或晶体，双线型光波导2呈树杈型布设，双线型光波导2设置为直线或曲线状且支路数量在1～100之间，双线型光波导2的主支路外端面设置为抛光面，双线型光波导2的若干支路内腔靠近外端均飞秒激光刻蚀有第一反射结构3，双线型光波导2的主路内腔靠近外端飞秒激光刻蚀有第二反射结构4，第一反射结构3为高反光纤光栅，第二反射结构4为低反光纤光栅，具体为：第一反射结构3为高反体布拉格光栅，第二反射结构4为耦合输出体布拉格光栅，每路双线波导上都有对应布拉格光栅与输出端光栅形成谐振腔结构，第一反射结构3的输入端连接有泵浦源5，通过完成多个双线波导与布拉格光栅刻写，形成多路泵浦注入多个高反射体光栅(HR：92～99％@激光波长，高透@泵浦波长)，一个耦合输出布拉格光栅(耦合输出，1.5～50％@激光波长)的激光谐振腔结构，其中，泵浦源5为光纤激光器、半导体激光器或气体激光器，根据光栅结构进行灵活选择，使耦合输出体布拉格光栅的输出激光和泵浦源5的输出激光波长在300nm～2000nm之间。

在使用本实用新型一种树杈型多光栅激光谐振腔结构时：首先如图2所示，采用飞秒激光刻写树杈型双线谐振结构，具体为：利用重复频率为几百kHz，脉冲宽度为50～250fs的超短激光脉冲在稀土掺杂玻璃或晶体表面下几百μm处刻写多路双线型光波导，对于双线型光波导，不需要考虑横截面的对称性，且横向刻写不受显微镜工作距离的限制，可以刻写出长度较长的波导，所以本方案采用横向刻写方式在Nd-PTR玻璃内刻写了不同间距、不同脉冲能量的双线型光波导，在波导制备过程中，利用样品正上方的相位显微镜可实现对刻写轨迹折射率变化的实时监测，并通过CCD进行记录，从而方便在使用过程中随时调整激光刻写参数等实验条件；

其次如图3所示，采用飞秒激光刻写多个体布拉格光栅，具体为：采用飞秒激光器作为激光光源，利用一个λ/2玻片和薄膜偏振片对激光能量进行调节；准直后的高斯光束通过一个底角为1～2°的轴棱锥后产生零阶贝塞尔光束，随后通过由一个凸透镜和一个聚焦物镜组成的倍率为10～22.5的4f系统进行缩束，最后由聚焦物镜出射的零阶贝塞尔光束直接聚焦到玻璃或晶体样品内，样品在面下几百μm处刻写出间距为几个μm、长度为几个mm的平行轨迹；同时通过控制X轴，最终刻写出了面积为几个mm²的辐照区域，形成布拉格光栅结构；

再次对多输入与输出端面进行抛光，最后通过空间光方式，多路注入泵浦光即可。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.一种树杈型多光栅激光谐振腔结构，包括飞秒激光刻蚀在光学基片(1)内的多路双线型光波导(2)，其特征在于：所述光学基片(1)采用稀土掺杂玻璃或晶体，所述双线型光波导(2)呈树杈型布设，所述双线型光波导(2)的若干支路内腔靠近外端均飞秒激光刻蚀有第一反射结构(3)，所述双线型光波导(2)的主路内腔靠近外端飞秒激光刻蚀有第二反射结构(4)，所述第一反射结构(3)的输入端连接有泵浦源(5)。

2.根据权利要求1所述的一种树杈型多光栅激光谐振腔结构，其特征在于：所述双线型光波导(2)设置为直线或曲线状且支路数量在1～100之间，所述双线型光波导(2)的主支路外端面设置为抛光面。

3.根据权利要求1所述的一种树杈型多光栅激光谐振腔结构，其特征在于：所述第一反射结构(3)为高反光纤光栅，所述第二反射结构(4)为低反光纤光栅。

4.根据权利要求3所述的一种树杈型多光栅激光谐振腔结构，其特征在于：所述第一反射结构(3)为高反体布拉格光栅，所述第二反射结构(4)为耦合输出体布拉格光栅。

5.根据权利要求1所述的一种树杈型多光栅激光谐振腔结构，其特征在于：所述泵浦源(5)为光纤激光器、半导体激光器或气体激光器。

6.根据权利要求4所述的一种树杈型多光栅激光谐振腔结构，其特征在于：所述耦合输出体布拉格光栅的输出激光和泵浦源(5)的输出激光波长在300nm～2000nm之间。

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