本發(fā)明專利技術(shù)的中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜光纖激光器，涉及激光光電子領(lǐng)域，包括脈沖光纖激光器、石英光子晶體光纖、無源中紅外硫系玻璃光纖、無源中遠(yuǎn)紅外硫系玻璃光纖、濾波器、激勵源和摻雜稀土離子的硫系玻璃光纖，脈沖光纖激光器發(fā)出的脈沖激光，通過石英光子晶體光纖產(chǎn)生超連續(xù)譜激光激勵無源中紅外硫系玻璃光纖，產(chǎn)生中紅外超連續(xù)譜激光，經(jīng)過濾波器過濾，過濾后的中紅外超連續(xù)譜激光作為種子源激光，經(jīng)過摻雜稀土離子的硫系玻璃光纖放大，放大的中紅外激光激勵無源中遠(yuǎn)紅外硫系玻璃光纖，產(chǎn)生5~14μm波長的中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜激光。本發(fā)明專利技術(shù)的中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜光纖激光器，解決中遠(yuǎn)紅外激光光源短缺問題，實(shí)現(xiàn)中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜激光輸出。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及激光光電子
，尤其涉及一種中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜光纖激光器。
技術(shù)介紹
通常把太陽光透過大氣層時透過率較高的光譜段稱為大氣窗口。大氣窗口的光譜段主要有微波波段(30(TlGHZ/0. 8^2. 5cm)，中遠(yuǎn)紅外波段(8 14μπι)，中紅外波段(3. 5 5. 5 μ m)，近 紫外、可見光和近紅外波段(O. 3 I. 3 μ m，I. 5 I. 8 μ m)。目前利用固體激光器、半導(dǎo)體激光器、氣體激光器等類型可以很容易實(shí)現(xiàn)于可見光和近紅外波段(O. 3^1. 3 μ m, I. 5^1. 8 μ m)的激光輸出，可以應(yīng)用于國防、工業(yè)、醫(yī)療等眾多領(lǐng)域。位于大氣窗口波長3-5 μ m的中紅外波段和8-14 μ m的遠(yuǎn)紅外的大氣窗口波長的激光可用于紅外追蹤、干擾、搜索靶標(biāo)導(dǎo)航以及光學(xué)遙感探測，對國家安全具有至關(guān)重要的意義。由于窄帶隙半導(dǎo)體材料的匱乏等原因，目前在中紅外波長高效率發(fā)射光源和激光器嚴(yán)重短缺。目前利用光學(xué)參量振蕩法，差頻振蕩，量子級聯(lián)激光器以及氣體激光器能夠?qū)崿F(xiàn)小功率的3飛μ m激光輸出，而目前實(shí)現(xiàn)中遠(yuǎn)紅外波段(8 14 μ m)大氣窗口激光的方法鮮有報導(dǎo)，較為成熟且能廣泛應(yīng)用的只有單一波長(10.6μπι)的CO2氣體激光器。眾所周知，氣體激光器的缺點(diǎn)是電光轉(zhuǎn)換效率低，體積龐大，使用不方便，且CO2氣體激光器需要使用高壓電激勵，從而限制了其應(yīng)用。因此，當(dāng)下需要迫切解決的一個問題就是如何能夠提出一種有效的產(chǎn)生中遠(yuǎn)紅外波段(8 14μπι)的激光源，避免使用氣體激光器，實(shí)現(xiàn)中遠(yuǎn)紅外波段(8 14 μ m)激光輸出。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)提供一種中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜光纖激光器，用以解決目前中遠(yuǎn)紅外激光光源短缺的問題，實(shí)現(xiàn)中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜激光輸出。為了解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供了一種中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜光纖激光器，包括脈沖光纖激光器、石英光子晶體光纖、無源中紅外硫系玻璃光纖、無源中遠(yuǎn)紅外硫系玻璃光纖、濾波器、激勵源和摻雜稀土離子的硫系玻璃光纖，所述激勵源用于激勵摻雜稀土離子的硫系玻璃光纖，其中，脈沖光纖激光器發(fā)出的脈沖激光，通過石英光子晶體光纖產(chǎn)生波長范圍為100(T2300nm的超連續(xù)譜激光，所述超連續(xù)譜激光激勵無源中紅外硫系玻璃光纖，產(chǎn)生波長為200(T5500nm的中紅外超連續(xù)譜激光，經(jīng)過濾波器將波長小于4500nm的超連續(xù)譜激光過濾掉，剩余波長為450(T5500nm的超連續(xù)譜激光，所述中紅外超連續(xù)譜激光作為種子源激光，經(jīng)過激勵源激勵摻雜稀土離子的硫系玻璃光纖放大，波長為450(T5500nm內(nèi)的某一中紅外激光功率得到放大，放大后的中紅外激光激勵一段無源中遠(yuǎn)紅外硫系玻璃光纖，產(chǎn)生波長為5 14μπι的中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜激光。進(jìn)一步地，所述的中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜光纖激光器，還包括放大級，脈沖光纖激光器發(fā)出的脈沖激光進(jìn)入放大級后再通過石英光子晶體光纖產(chǎn)生波長范圍為100(T2300nm的超連續(xù)譜激光。進(jìn)ー步地，所述脈沖光纖激光器根據(jù)輸出的超連續(xù)譜的波長和功率的要求，選擇不同腔型結(jié)構(gòu)的脈沖光纖激光器，其腔型結(jié)構(gòu)包括F-P腔、環(huán)形腔以及8字鎖模環(huán)形腔。進(jìn)ー步地，所述放大級根據(jù)需要輸出的超連續(xù)譜的波長和功率，選擇ー級或多級放大結(jié)構(gòu)，所采用的増益光纖包括摻鉺的雙包層光纖、鉺鐿共摻雙包層光纖和摻鐿的雙包層光纖。進(jìn)ー步地，所述放大級根據(jù)自身所采用的増益光纖的材料確定自身所采用的半導(dǎo)體激光器激勵源的波長。 進(jìn)ー步地，所述石英光子晶體光纖和無源中紅外硫系玻璃光纖的連接方式為直接機(jī)械對接、直接熔接或者透鏡聚焦空間耦合方式。進(jìn)ー步地，當(dāng)所述無源中紅外硫系玻璃光纖的材料色散的零色散波長接近2300nm時，考慮節(jié)約成本，所述無源中紅外硫系玻璃光纖優(yōu)選采用普通單包層光纖結(jié)構(gòu)，當(dāng)所述無源中紅外硫系玻璃光纖的材料色散的零色散波長遠(yuǎn)大于或遠(yuǎn)小于2300nm吋，為獲得平坦度較好的波長為200(T5500nm中紅外超連續(xù)譜激光，所述無源中紅外硫系玻璃光纖優(yōu)選采用設(shè)置有錐區(qū)長度和錐區(qū)芯徑的錐形結(jié)構(gòu)或者為帶有空氣孔的光子晶體光纖結(jié)構(gòu)。進(jìn)ー步地，所述的中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜光纖激光器，還包括聚焦透鏡，所述聚焦透鏡將超連續(xù)譜激光進(jìn)行聚焦耦合到硫系玻璃光纖產(chǎn)生波長為200(T5500nm的中紅外超連續(xù)譜激光輸出，所述聚焦透鏡鍍對100(T2300nm波長激光的增透膜。進(jìn)ー步地，所述光纖放大器的摻雜稀土離子的硫系玻璃光纖，其摻雜離子包括鏑離子、鐠離子、鉺離子和/或欽離子能級躍遷可以產(chǎn)生中心波長在4500nnT5500nm范圍中紅外激光的稀土離子。進(jìn)ー步地，所述激勵源包括半導(dǎo)體激光器、以及光纖激光器和摻鈦藍(lán)寶石激光器。進(jìn)ー步地，當(dāng)所述無源中遠(yuǎn)紅外硫系玻璃光纖的材料色散的零色散波長接近摻雜稀土離子的能級躍遷產(chǎn)生的中紅外激光中心波長時，考慮節(jié)約成本，所述無源中遠(yuǎn)紅外硫系玻璃光纖優(yōu)選采用普通單包層光纖結(jié)構(gòu)，當(dāng)所述無源中遠(yuǎn)紅外硫系玻璃光纖的材料色散的零色散波長遠(yuǎn)大于或遠(yuǎn)小于摻雜稀土離子的能級躍遷產(chǎn)生的中紅外激光中心波長時，為獲得平坦度較好的波長為5 14 μ m中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜激光，所述無源中遠(yuǎn)紅外硫系玻璃光纖優(yōu)選采用設(shè)置有錐區(qū)長度和錐區(qū)芯徑的錐形結(jié)構(gòu)或者為帶有空氣孔的光子晶體光纖結(jié)構(gòu)。綜上，本專利技術(shù)所述的方案中使用超連續(xù)激光光源級聯(lián)激勵硫系玻璃光纖產(chǎn)生中紅外超連續(xù)激光，提出了一種中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜光纖激光器，通過多級級聯(lián)激勵以及加入光纖放大器可以輸出高功率，對于ー級激勵源，采用普通的摻鐿、摻鉺或者鉺鐿共摻光纖作為第一個激勵源放大器的増益光纖能夠?qū)崿F(xiàn)低成本高功率激光輸出；利用產(chǎn)生中紅外超連續(xù)譜激光再次作為激勵源產(chǎn)生更長波長的激光；對于ニ級激勵源，加入激勵源激勵的摻雜稀土離子的硫系玻璃光纖可以對450(T5500nm的范圍內(nèi)的某一波長的激光進(jìn)行放大，激勵源可以有多重選擇光纖激光器、摻鈦藍(lán)寶石激光器激勵硫系玻璃，更為可取的是采用商用的半導(dǎo)體激光器，由此能夠?qū)崿F(xiàn)更高功率的中遠(yuǎn)紅外激光輸出。同時對于ー級激勵采用三種耦合方式實(shí)現(xiàn)石英光子晶體光纖和無源中紅外硫系玻璃光纖的稱合石英光子晶體光纖和無源中紅外硫系玻璃光纖若米用直接機(jī)械對接I禹合方式，可以減小熔接難度，エ藝非常簡單，石英光子晶體光纖和無源中紅外硫系玻璃光纖若采用熔接方式可以實(shí)現(xiàn)全光纖結(jié)構(gòu)，使用方便靈活，若在石英光子晶體光纖和無源中紅外硫系玻璃光纖之間熔接一段熔點(diǎn)匹配光纖可以一定程度上減小熔接損耗和提高耦合效率，石英光子晶體光纖和無源中紅外硫系玻璃光纖若采用透鏡空間耦合方式，可以實(shí)現(xiàn)高耦合效率的中紅外超連續(xù)譜激光輸出。對于ニ級激勵建議摻雜稀土離子的硫系玻璃光纖和無源中遠(yuǎn)紅外硫系玻璃光纖采用直接熔接方式或直接機(jī)械對接進(jìn)行連接。附圖說明圖I是本專利技術(shù)的實(shí)施例I的一種中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜光纖激光器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本專利技術(shù)的實(shí)施例2的一種中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜光纖激光器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本專利技術(shù)的具體實(shí)施方式中所述的設(shè)置有錐區(qū)長度和錐區(qū)芯徑的錐形結(jié)構(gòu) 示意圖；圖4是本專利技術(shù)的具體實(shí)施方式中所述的設(shè)置有空氣孔的光子晶體光纖結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施例方式由于硫系玻璃材料具有高折射率、高非線性特性，并具有較長的透紅外截止波長，對于一般硫系玻璃材料大于12 μ m,某些三兀硫系玻璃材料可以大于14 μ m;同時硫系玻璃材料還具有較低的聲子本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜光纖激光器，其特征在于，包括脈沖光纖激光器、石英光子晶體光纖、無源中紅外硫系玻璃光纖、無源中遠(yuǎn)紅外硫系玻璃光纖、濾波器、激勵源和摻雜稀土離子的硫系玻璃光纖，所述激勵源用于激勵摻雜稀土離子的硫系玻璃光纖，其中，脈沖光纖激光器發(fā)出的脈沖激光，通過石英光子晶體光纖產(chǎn)生波長范圍為1000~2300nm的超連續(xù)譜激光，所述超連續(xù)譜激光激勵無源中紅外硫系玻璃光纖，產(chǎn)生波長為2000~5500nm的中紅外超連續(xù)譜激光，經(jīng)過濾波器將波長小于4500nm的超連續(xù)譜激光過濾掉，剩余波長為4500~5500nm的超連續(xù)譜激光，所述中紅外超連續(xù)譜激光作為種子源激光，經(jīng)過激勵源激勵摻雜稀土離子的硫系玻璃光纖放大，波長為4500~5500nm內(nèi)的具有某一中心波長的中紅外激光功率得到放大，放大后的中紅外激光激勵一段無源中遠(yuǎn)紅外硫系玻璃光纖，產(chǎn)生波長為5~14μm的中遠(yuǎn)紅外超連續(xù)譜激光。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王智勇，高靜，葛廷武，代京京，
申請(專利權(quán))人：北京工業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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