1.75μm窄線寬摻銩光纖激光器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種光纖激光器，具體涉及一種基于體布拉格光柵(VBG) 1.75 μ??窄線寬摻銩光纖激光器。
【背景技術】
[0002]自上世紀80年代中期英國南安普頓大學摻餌(Er3+)光纖的突破，使稀土摻雜光纖激光器在實用性方面取得重大進步，顯示出十分誘人的應用前景。近年來，關于1.7μπι-2μπι波段范圍的激光輸出被相繼報導。該波段范圍的激光被廣泛應用于工業、農業、國防軍事以及醫療等諸多領域，而且1.75 μ m波段激光可以作為栗浦光對稀土離子Dy3+、Pr3+進行栗浦產生3-5 μ m波段中紅外激光。
[0003]目前，國內外科研機構對1.75 μ m波段激光器研究較少，現有的1.75 μ m窄線寬摻銩光纖激光器輸出的栗浦源穩定性較差。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的問題是提供一種栗浦源穩定性好的1.75 μm窄線寬摻銩光纖激光器，它可以實現3?5 μπι波段中紅外激光的輸出。
[0005]解決上述問題的技術方案:所提供的1.75 μπι窄線寬摻銩光纖激光器包括栗浦源、聚焦透鏡、反射鏡、單模光纖、增益光纖、反饋段激光準直透鏡、體布拉格光柵(VBG)和輸出端激光準直透鏡；
[0006]在栗浦源的輸出光路上依次設置有聚焦透鏡和反射鏡，其中反射鏡與栗浦源的輸出光路成45°夾角；
[0007]經反射鏡反射后的輸出光路上依次設置有單模光纖、增益光纖、反饋段激光準直透鏡和體布拉格光柵(VBG);
[0008]所述輸出端激光準直透鏡設置在經反射鏡反射后的輸出光路的反方向上。
[0009]還包括水冷系統；單模光纖和增益光纖上都設置有水冷系統，對光路中的單模光纖與增益光纖的熔接點進行水冷。
[0010]栗浦源采用輸出波長為1.55 μπι的摻鉺光纖激光器。
[0011]聚焦透鏡、反饋端激光準直透鏡和輸出端激光準直透鏡的焦距分別為40mm、12mm和 30mmο
[0012]上述單模光纖末端與增益光纖前端熔接在一起。
[0013]增益光纖的纖芯和內包層的半徑分別為6.2 μπι和125 μπι，纖芯和內包層的數值孔徑分別為0.23和0.45，增益光纖的長度為30mm。其中，增益光纖末端端面為斜八度角。
[0014]在室溫條件下，本發明選用體布拉格光柵(VBG)中心波長為1750±0.5nm，半高寬FWHM小于1.6nm，相對反射率大于99%，光柵厚度為3.5mm，光柵面積為6mmX8mm，光柵調諧角度小于2°。
[0015]本發明的優點:
[0016]本發明通過對體布拉格光柵(VBG)進行角度調諧，得到1.75 μπι的激光輸出，同時窄化輸出激光的線寬，設計結構簡單，插入損耗低、效率高，散熱性好，可以適用于較高功率運行。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發明的結構示意圖；
[0018]圖2是本發明的輸出激光光譜圖；
[0019]圖3是本發明的激光輸出功率分別與吸收栗浦光功率和耦合進光纖中的栗浦光功率的關系圖。
[0020]附圖標記明細:
[0021]1-栗浦源；2_聚焦透鏡；3_反射鏡；4_水冷系統；5_單模光纖；6_增益光纖；7-反饋段激光準直透鏡；8_體布拉格光柵；9_輸出端激光準直透鏡。
【具體實施方式】
[0022]以下結合附圖對本發明進行詳述:
[0023]如圖1所述的1.75 μπι窄線寬摻銩光纖激光器，包括栗浦源1、聚焦透鏡2、反射鏡3、單模光纖5、增益光纖6、反饋段激光準直透鏡7、體布拉格光柵8 (VBG)和輸出端激光準直透鏡9構成。增益光纖6吸收栗浦源I輻射的能量后，形成粒子數反轉分布，Tm3+在能級3H6?3H4之間躍迀，產生1.7 μπι波段范圍的受激輻射，再通過諧振腔的振蕩放大形成穩定的激光。反射鏡3于單模光纖5 —端45°角放置，單模光纖5與增益光纖6熔接在一起；在面向45°反射鏡3的垂直光路上設置有反饋段激光準直透鏡7和水冷系統4以及由單模光纖5端面和體布拉格光柵8 (VBG)組成的諧振腔端面反射原件；諧振腔的一端由無源單模光纖5端面4%的菲涅爾反射構成，另一端則是體布拉格光柵8 (VBG)。經過激光準直透鏡7的激光入射到體布拉格光柵8 (VBG)上，通過對體布拉格光柵8 (VBG)的角度調諧，得到從激光準直透鏡9輸出的1.75 μπι的激光和實現輸出激光的窄線寬。
[0024]實驗所用的栗浦源I為IPG Laser公司生產的1550nm摻鉺光纖激光器。聚焦透鏡2焦距為40mm，反饋端激光準直透鏡7的焦距為12mm，輸出端激光準直透鏡9的焦距為20臟。45°反射鏡3在1530?1570nm波長范圍內高反射，在1650?2050nm波長范圍內高透射，摻銩增益光纖6的纖芯和內包層直徑分別為6.2 μπι和125 μm，數值孔徑分別為0.23和0.45，所用光纖長度為30cm。本發明所使用的體布拉格光柵8 (VBG)在室溫下中心波長為1750 ±0.5nm，半高寬FWHM小于1.6nm，相對反射率高于99%，光柵厚度約3.5臟，光柵面積約6_X8mm，光柵調諧角度應小于2°。
[0025]諧振腔的一端由無源單模光纖5端面4%的菲涅爾反射構成，另一端則是體布拉格光柵8 (VBG)的波長選擇性起全反射作用。為了減小光纖過熱造成的光纖損壞和激光輸出的不穩定性，將光纖的兩端置于鋁制V型槽中進行水冷。光譜儀在1750nm激光輸出端檢測激光光譜，如圖2所示。如圖3所示是1750nm激光輸出功率分別與吸收栗浦光功率(用上方的圓圈表示)和耦合進光纖中的栗浦光功率(用下方的X表示)的關系圖。由圖可知，激光輸出閾值約為600mW，實驗中最大輸出功率為400mW。
[0026]通過大量實驗驗證，通過對體布拉格光柵8 (VBG)采取角度調諧，能產生1.75 μ m激光，同時也實現激光輸出光譜窄化的目的。
【主權項】
1.一種1.75 μ m窄線寬摻銩光纖激光器，其特征在于:包括栗浦源； 所述栗浦源的輸出光路上依次設置有聚焦透鏡和反射鏡，其中反射鏡與栗浦源的輸出光路成45°夾角； 經反射鏡反射后的輸出光路上依次設置有單模光纖、增益光纖、反饋段激光準直透鏡和體布拉格光柵VBG ; 所述輸出端激光準直透鏡設置在經反射鏡反射后的輸出光路的反方向上。2.根據權利要求1所述的1.75 μ m窄線寬摻銩光纖激光器，其特征在于:還包括水冷系統；單模光纖和增益光纖上都設置有水冷系統。3.根據權利要求2所述的1.75 μ m窄線寬摻銩光纖激光器，其特征在于:所述栗浦源為輸出波長為1.55 μπι的摻鉺光纖激光器。4.根據權利要求1或2或3所述的1.75 μm窄線寬摻銩光纖激光器，其特征在于??聚焦透鏡、反饋端激光準直透鏡和輸出端激光準直透鏡的焦距分別為40mm、12mm和30mm。5.根據權利要求4所述的1.75 μπι窄線寬摻鎊光纖激光器，其特征在于:所述單模光纖末端與增益光纖前端熔接在一起。6.根據權利要求5所述的1.75 μ m窄線寬摻銩光纖激光器，其特征在于:增益光纖的纖芯和內包層的半徑分別為6.2 μπι和125 μm，纖芯和內包層的數值孔徑分別為0.23和0.45，增益光纖的長度為30mm。7.根據權利要求6所述的1.75 μπι窄線寬摻銩光纖激光器，其特征在于:所述增益光纖末端端面為斜八度角。8.根據權利要求7所述的1.75 μπι窄線寬摻銩光纖激光器，其特征在于:在室溫條件下，體布拉格光柵VBG中心波長為1750 ±0.5nm，半高寬FWHM小于1.6nm，相對反射率大于99%，光柵厚度為3.5mm，光柵面積為6mmX 8mm，光柵調諧角度小于2°。
【專利摘要】本發明提供一種1.75μm窄線寬摻銩光纖激光器，包括泵浦源、聚焦透鏡、反射鏡、單模光纖、增益光纖、反饋段激光準直透鏡、體布拉格光柵VBG和輸出端激光準直透鏡；在泵浦源的輸出光路上依次設置有聚焦透鏡和反射鏡，其中反射鏡與泵浦源的輸出光路成45°夾角；經反射鏡反射后的輸出光路上依次設置有單模光纖、增益光纖、反饋段激光準直透鏡和體布拉格光柵VBG；輸出端激光準直透鏡設置在經反射鏡反射后的輸出光路的反方向上。該激光器通過對體布拉格光柵(VBG)進行角度調諧，得到1.75μm的激光輸出，同時窄化輸出激光的線寬，設計結構簡單，插入損耗低、效率高，散熱性好，可以適用于較高功率運行。
【IPC分類】H01S3/1055, H01S3/042, H01S3/067
【公開號】CN105119135
【申請號】CN201510361722
【發明人】彭波, 郭海濤, 肖旭升, 高存孝, 全昭
【申請人】中國科學院西安光學精密機械研究所
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年6月25日