本發明專利技術涉及激光混頻技術領域，尤其涉及一種全光纖化激光混頻器及其混頻光纖激光器。所述全光纖化激光混頻器及其混頻光纖激光器，利用梯度折射率光纖(Grin光纖)耦合技術，實現全光纖化的激光混頻器，進而與光纖激光器相結合，可以實現全光纖化的混頻光纖激光器。本裝置可以實現對976nm摻Yb光纖激光器、1μm摻Yb光纖激光器、1.5μm鉺摻共摻光纖激光器、1.9μm摻銩光纖激光器、2μm銩鈥共摻光纖激光器、2.8μm摻Er?ZBLAN光纖激光器、拉曼光纖激光器以及倍頻/和頻/差頻激光器等線偏振窄線寬光纖激光器中的任意一種或兩種進行全光纖化倍頻、和頻或差頻，實現覆蓋紫外光、可見光、近紅外、中紅外波段的全光纖化光纖激光器。
【技術實現步驟摘要】
一種全光纖化激光混頻器及其混頻光纖激光器
本專利技術涉及激光混頻
，尤其涉及一種全光纖化激光混頻器及其混頻光纖激光器。
技術介紹
激光倍頻、和頻及差頻等激光混頻技術是實現許多新波長激光器的重要途徑，通過倍頻或和頻可將中紅外激光轉變為近紅外激光、將近紅外激光轉變為可見光、或將可見激光轉變為紫外激光；通過激光差頻，可將近紅外激光轉化為中紅外激光，從而擴展激光譜線覆蓋的范圍。可見光和紫外激光器廣泛應用于激光加工、激光醫療、激光顯示、激光內雕等領域；中紅外激光廣泛應用于大氣探測、激光醫療、紅外對抗等領域。因而，激光混頻技術在各波段激光的產生中有著重要的應用。當前激光混頻的主流技術是利用非線性倍頻/和頻/差頻晶體對二極管泵浦的固體激光器進行空間耦合的晶體混頻來實現的，導致整個系統結構復雜、需要大量的空間準直耦合調試、機械穩定性不高，要保證系統穩定運轉需要不定期調試維護。為了改善基于固體激光器泵浦的倍頻/和頻/差頻激光器的熱問題和穩定性，目前已有采用光纖激光器作為基頻光進行激光混頻，可以獲得轉化效率高、光束質量好、結構較為簡單的混頻激光輸出。盡管如此，光纖激光器與倍頻/和頻/差頻晶體之間的空間透鏡耦合導致的系統穩定性問題仍然限制光纖激光器混頻技術的進一步應用，難以獲得類似光纖激光器的全光纖化混頻激光器。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是:提供一種全光纖化激光混頻器及其混頻光纖激光器，利用梯度折射率光纖(Grin光纖)耦合技術，實現全光纖化的激光混頻器，進而與光纖激光器相結合，實現全光纖化的混頻光纖激光器。本專利技術是這樣實現的:一種全光纖化激光混頻器，包括依次耦合連接的:激光混頻器輸入光纖，用于輸入混頻所用的基頻光；第一無芯光纖，用于對經所述激光混頻器輸入光纖輸入的基頻光進行擴束傳輸；第一 Grin光纖，用于對經所述第一無芯光纖擴束傳輸后輸入的基頻光進行準直及聚焦；第二無芯光纖，用于對經所述第一 Grin光纖準直及聚焦后的基頻光進行聚焦傳輸;混頻晶體，用于對經所述第二無芯光纖聚焦傳輸后輸入的基頻光進行非線性頻率轉換，產生混頻激光；第三無芯光纖，用于對所述混頻晶體產生的混頻激光進行擴束傳輸；第二 Grin光纖，用于對經所述第三無芯光纖擴束傳輸后輸入的混頻激光進行準直及聚焦；第四無芯光纖，用于對經所述第二 Grin光纖準直及聚焦后的混頻激光進行聚焦傳輸；激光混頻器輸出光纖，用于傳輸經所述第四無芯光纖聚焦傳輸后輸入的混頻激光;光纖端帽，用于避免端面反射對系統造成損傷。進一步地，所述高功率激光為線偏振窄線寬激光。進一步地，所述激光混頻器輸入光纖為保偏光纖。進一步地，所述激光混頻器輸出光纖為截止波長小于所述混頻激光波長的保偏光纖。進一步地，所述混頻晶體的相位匹配波長與所述基頻光的波長一致。一種混頻光纖激光器，包括如上所述的任意一種全光纖化激光混頻器，還包括第一光纖激光器及第一偏振相關型光纖隔離器；所述第一光纖激光器用于提供混頻所用的基頻光；所述第一偏振相關型光纖隔離器的輸入端與所述第一光纖激光器的輸出端f禹合連接；所述第一偏振相關型光纖隔離器的輸出端與所述激光混頻器輸入光纖耦合連接。進一步地，所述混頻光纖激光器還包括第二光纖激光器、第二偏振相關型光纖隔離器及波分復用器；所述第二光纖激光器用于提供混頻所用的基頻光；所述第二偏振相關型光纖隔離器的輸入端與所述第二光纖激光器的輸出端f禹合連接；所述第一偏振相關型光纖隔離器的輸出端及第二偏振相關型光纖隔離器的輸出端通過所述波分復用器與所述激光混頻器輸入光纖耦合連接。進一步地，所述混頻晶體的相位匹配波長與所述第一光纖激光器及第二光纖激光器的工作波長一致。進一步地，所述第一偏振相關型光纖隔離器的輸入端及輸出端的光纖均為與所述第一光纖激光器的輸出端光纖參數相同的保偏光纖；所述第二偏振相關型光纖隔離器的輸入端及輸出端的光纖均為與所述第二光纖激光器的輸出端光纖參數相同的保偏光纖。進一步地，所述第一光纖激光器及第二光纖激光器均為線偏振窄線寬光纖激光器。進一步地，所述混頻晶體的輸入端光纖與所述波分復用器的輸出端光纖為參數相同的保偏光纖。與現有技術相比，本專利技術可以提供一種全光纖化的激光混頻器，通過與具有高峰值功率或平均功率的線偏振窄線寬光纖激光器相結合，可以實現全光纖化的混頻光纖激光器。本裝置可以對976nm摻Yb光纖激光器、I μ m摻Yb光纖激光器、1.5 μ m鉺摻共摻光纖激光器、1.9 μ m摻銩光纖激光器、2 μ m銩欽共摻光纖激光器、2.8 μ m摻Er ZBLAN光纖激光器、拉曼光纖激光器以及倍頻/和頻/差頻激光器等線偏振窄線寬光纖激光器中的任意一種或兩種進行全光纖化倍頻、和頻或差頻，實現覆蓋紫外光、可見光、近紅外、中紅外波段的全光纖化光纖激光器。【附圖說明】圖1:本專利技術實施例提供的全光纖化激光混頻器結構示意圖；圖2:本專利技術實施例提供的基于上述全光纖化激光混頻器的混頻光纖激光器結構示意圖；圖3:本專利技術實施例提供的另一種基于上述全光纖化激光混頻器的混頻光纖激光器結構示意圖。【具體實施方式】為了使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本專利技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用于解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術。圖1示出了本專利技術實施例提供的全光纖化激光混頻器結構示意圖。根據圖1所不，全光纖化激光混頻器包括依次稱合連接的激光混頻器輸入光纖6、第一無芯光纖7、第一 Grin光纖8、第二無芯光纖9、混頻晶體10、第三無芯光纖11、第二 Grin光纖12、第四無芯光纖13、激光混頻器輸出光纖14、光纖端帽15。上述各結構中，激光混頻器輸入光纖6為一種保偏光纖，用于輸入混頻所用的基頻光。該基頻光為線偏振窄線寬激光。第一無芯光纖7、第一 Grin光纖8及第二無芯光纖9三者的結合相當于空間聚焦透鏡及其前后的自由空間，其利用自聚焦原理將基頻光準直及聚焦到混頻晶體10的中心。具體而言，第一無芯光纖7用于對經所述激光混頻器輸入光纖輸入的基頻光進行擴束傳輸。這里所謂的擴束傳輸是指:第一無芯光纖7相當于空間聚焦透鏡前的自由空間，經激光混頻器輸入光纖6輸入的基頻光進入第一無芯光纖7，并在第一無芯光纖7中傳輸，在傳輸的過程中，基頻光光束會逐漸發散，從而起到擴束作用。第一無芯光纖7的長度可根據實際需要計算得出。基頻光經第一無芯光纖7擴束傳輸后，進入第一 Grin光纖8。基頻光進入第一 Grin光纖8時達到比較大的光斑直徑。第一 Grin光纖8用于對經第一無芯光纖7擴束傳輸后輸入的基頻光進行準直及聚焦。第二無芯光纖9用于對經第一 Grin光纖8準直及聚焦后的基頻光進行聚焦傳輸，使其進入混頻晶體10后，在混頻晶體10的中心處聚焦成為最小腰斑。這里所謂聚焦傳輸是指:第二無芯光纖9相當于空間聚焦透鏡后的自由空間，第一Grin光纖8準直及聚焦后的基頻光進入第二無芯光纖9后，并在第二無芯光纖9中傳輸，在傳輸的過程中，基頻光光束會逐漸收攏，從而起到聚焦作用。第二無芯光纖9的長度可根據實際需要計算得出。混頻晶體10為相位匹配或準相位匹配混頻(倍頻/和頻/差頻)晶體，其相位匹配波長與基頻光的波長一致。混頻晶體10用于對經第二無芯光纖9聚焦傳輸后輸入的基頻光進行本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種全光纖化激光混頻器，其特征在于，包括依次耦合連接的：激光混頻器輸入光纖，用于輸入混頻所用的基頻光；第一無芯光纖，用于對經所述激光混頻器輸入光纖輸入的基頻光進行擴束傳輸；第一Grin光纖，用于對經所述第一無芯光纖擴束傳輸后輸入的基頻光進行準直及聚焦；第二無芯光纖，用于對經所述第一Grin光纖準直及聚焦后的基頻光進行聚焦傳輸；混頻晶體，用于對經所述第二無芯光纖聚焦傳輸后輸入的基頻光進行非線性頻率轉換，產生混頻激光；第三無芯光纖，用于對所述混頻晶體產生的混頻激光進行擴束傳輸；第二Grin光纖，用于對經所述第三無芯光纖擴束傳輸后輸入的混頻激光進行準直及聚焦；第四無芯光纖，用于對經所述第二Grin光纖準直及聚焦后的混頻激光進行聚焦傳輸；激光混頻器輸出光纖，用于傳輸經所述第四無芯光纖聚焦傳輸后輸入的混頻激光；光纖端帽，用于避免端面反射對系統造成損傷。
【技術特征摘要】
1.一種全光纖化激光混頻器，其特征在于，包括依次耦合連接的: 激光混頻器輸入光纖，用于輸入混頻所用的基頻光； 第一無芯光纖，用于對經所述激光混頻器輸入光纖輸入的基頻光進行擴束傳輸； 第一 Grin光纖，用于對經所述第一無芯光纖擴束傳輸后輸入的基頻光進行準直及聚焦； 第二無芯光纖，用于對經所述第一 Grin光纖準直及聚焦后的基頻光進行聚焦傳輸； 混頻晶體，用于對經所述第二無芯光纖聚焦傳輸后輸入的基頻光進行非線性頻率轉換,產生混頻激光； 第三無芯光纖，用于對所述混頻晶體產生的混頻激光進行擴束傳輸； 第二 Grin光纖，用于對經所述第三無芯光纖擴束傳輸后輸入的混頻激光進行準直及聚焦； 第四無芯光纖，用于對經所述第二 Grin光纖準直及聚焦后的混頻激光進行聚焦傳輸； 激光混頻器輸出光纖，用于傳輸經所述第四無芯光纖聚焦傳輸后輸入的混頻激光； 光纖端帽，用于避免端面反射對系統造成損傷。2.如權利要求1所述的全光纖化激光混頻器，其特征在于，所述高功率激光為線偏振窄線寬激光。3.如權利要求1所述的全光纖化激光混頻器，其特征在于，所述激光混頻器輸入光纖為保偏光纖。4.如權利要求1所述的全光纖化激光混頻器，其特征在于，所述激光混頻器輸出光纖為截止波長小于所述混頻激光波長的保偏光纖。5.如權利要求1所述的全光纖化激光混頻器，其特征在于，所述混頻晶體的相位匹配波長與所述基頻光的波長一致。6.一種混頻光纖激光器，其特征在于，包括如權利要求1至4中任一權利...
【專利技術屬性】
技術研發人員：阮雙琛，郭春雨，杜晨林，歐陽德欽，林懷欽，劉偉琪，
申請(專利權)人：深圳大學，
類型：發明
國別省市：廣東;44
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