本實(shí)用新型涉及一種單泵浦中近紅外雙波段光纖激光器，屬于中近紅外激光技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

水在2.8μm和1.6μm波段處各有一個(gè)吸收峰，2.8μm波長(zhǎng)的激光可進(jìn)行精確切割而1.6μm波長(zhǎng)的激光可凝結(jié)止血，因此同時(shí)輸出此兩個(gè)波段的激光器可用于開(kāi)發(fā)多用途的激光醫(yī)療系統(tǒng)，比如外科手術(shù)刀、微創(chuàng)內(nèi)窺鏡等，還可用于激光通信、激光加工等，具有廣泛的應(yīng)用前景和實(shí)用價(jià)值。在各種產(chǎn)生中近紅外激光的技術(shù)中，相對(duì)于光參量振蕩器、光參量放大器及量子級(jí)聯(lián)激光器而言，光纖激光器具有高光束質(zhì)量、高轉(zhuǎn)換效率、高峰值功率、波段范圍寬、閾值低、以及高的“表面積/體積”比、柔韌性好、使用靈活、易于集成等顯著優(yōu)點(diǎn)，因此發(fā)展高效率的中近紅外光纖激光器有著重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。目前已有國(guó)外研究機(jī)構(gòu)采用兩個(gè)獨(dú)立的激光器進(jìn)行合束獲得含該兩波段激光的光束，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，不利于推廣應(yīng)用。國(guó)內(nèi)的研究主要集中在單一波段的參量振蕩獲得近紅外激光或者采用FOPO技術(shù)實(shí)現(xiàn)小范圍可調(diào)諧紅外光輸出，也有基于采用雙泵浦源泵浦同一增益光纖介質(zhì)實(shí)現(xiàn)雙波段輸出的文獻(xiàn)報(bào)道。

以上的激光器都有在啟動(dòng)初期輸出功率不穩(wěn)定的問(wèn)題，影響使用效果，這種情況主要取決于激光器的振蕩原理，不易解決。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問(wèn)題，提出一種單泵浦中近紅外雙波段光纖激光器。

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下：

單泵浦中近紅外雙波段光纖激光器，其特征是，其包括光纖耦合輸出半導(dǎo)體激光泵浦源、耦合透鏡組、第一反射鏡、雙包層摻鉺氟化物光纖、第二反射鏡、鍺透鏡、第三反射鏡、延時(shí)器和控制器；

第二反射鏡、鍺透鏡和第三反射鏡同軸設(shè)置，且光軸與雙包層摻鉺氟化物光纖的光纖軸同軸，第二反射鏡設(shè)置在雙包層摻鉺氟化物光纖的D端面上，第二反射鏡和第三反射鏡分別位于鍺透鏡的兩側(cè)焦平面上；

雙包層摻鉺氟化物光纖的C端面與第二反射鏡的E面組成第一諧振腔，其與第三反射鏡的G面組成第二諧振腔；

光纖耦合輸出半導(dǎo)體激光泵浦源輸出連續(xù)泵浦光，泵浦光由耦合透鏡組聚焦并經(jīng)過(guò)第一反射鏡反射后進(jìn)入雙包層摻鉺氟化物光纖內(nèi)；

泵浦光由雙包層摻鉺氟化物光纖的C端入射，激光在第一諧振腔和第二諧振腔中分別振蕩，形成兩個(gè)中近紅外波段激光，再經(jīng)第一反射鏡透射輸出；

在輸出的激光光軸上設(shè)置延時(shí)器，控制器與延時(shí)器連接對(duì)其進(jìn)行控制。

所述光纖耦合輸出半導(dǎo)體激光泵浦源輸出波長(zhǎng)為975nm，激光經(jīng)傳導(dǎo)光纖輸出。

所述的第一反射鏡的A端面鍍975nm全反膜以及2.8μm和1.6μm增透膜，B端面鍍2.8μm和1.6μm增透膜。

所述雙包層摻鉺氟化物光纖為激光工作物質(zhì)，其D端面鍍鍍2.8μm和1.6μm增透膜，C端面鍍975nm增透膜以及2.8μm和1.6μm部分增透膜，透過(guò)率為10％。

所述的第二反射鏡的材料為鍺，其E端面鍍975nm與1.6μm全反和2.8μm增透膜，其F端面鍍2.8μm增透膜。

所述的鍺透鏡對(duì)激光光束進(jìn)行會(huì)聚調(diào)整，使其完全耦合進(jìn)雙包層摻鉺氟化物光纖，減少光束溢出損耗。

所述的第三反射鏡為G端面鍍金反射鏡，對(duì)2.8μm波長(zhǎng)的光反射率99％。

所述的延時(shí)器為電光晶體開(kāi)關(guān)。

所述的控制器為延遲時(shí)間控制器，采用數(shù)字電路。

本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型激光器設(shè)計(jì)了一種復(fù)合諧振腔和一種延時(shí)控制開(kāi)關(guān)，通過(guò)復(fù)合諧振腔分別對(duì)兩個(gè)波長(zhǎng)進(jìn)行輸出效率和振蕩模式控制，以獲得相對(duì)穩(wěn)定的功率輸出；通過(guò)延時(shí)控制開(kāi)關(guān)對(duì)輸出光進(jìn)行延時(shí)過(guò)濾，去除激光器在啟動(dòng)初始時(shí)的弛豫振蕩輸出部分，從而獲得2.8μm和1.6μm雙波段激光功率穩(wěn)定輸出的中近紅外光纖激光器。

本實(shí)用新型所述的單泵浦中近紅外雙波段光纖激光器可應(yīng)用于激光醫(yī)療、光電對(duì)抗、激光通信、空間探測(cè)等領(lǐng)域。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型之單泵浦中近紅外雙波段穩(wěn)定輸出光纖激光器的結(jié)構(gòu)示意圖，該圖兼作為摘要附圖。圖中，1為光纖耦合輸出半導(dǎo)體激光泵浦源、2為耦合透鏡組、3為第一反射鏡、4為雙包層摻鉺氟化物光纖、5為第二反射鏡、6為鍺透鏡、7為第三反射鏡、8為延時(shí)器、9為控制器。

圖2為本實(shí)用新型之激光能級(jí)躍遷結(jié)構(gòu)原理圖。在975nm的泵浦下，基態(tài)粒子被激發(fā)到高能級(jí)⁴I_11/2，在級(jí)聯(lián)模式下，激活粒子從⁴I_11/2能級(jí)躍遷到⁴I_13/2能級(jí)產(chǎn)生2.8μm的激光輸出，而從⁴I_13/2能級(jí)躍遷到⁴I_15/2能級(jí)將會(huì)產(chǎn)生1.6μm的激光輸出。

圖3為本實(shí)用新型之實(shí)驗(yàn)輸出雙波段激光光譜圖。

圖4為圖3中1.6μm波段部分的線寬放大圖。

圖5為圖3中2.8μm波段部分的線寬放大圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1所示，單泵浦中近紅外雙波段光纖激光器，包括光纖耦合輸出半導(dǎo)體激光泵浦源1、耦合透鏡組2、第一反射鏡3、雙包層摻鉺氟化物光纖4、第二反射鏡5、鍺透鏡6、第三反射鏡7、延時(shí)器8和控制器9。

第二反射鏡5、鍺透鏡6和第三反射鏡7依次同軸設(shè)置，且光軸與雙包層摻鉺氟化物光纖4的光纖軸同軸。第二反射鏡5設(shè)置在雙包層摻鉺氟化物光纖4的D端面，即第二反射鏡5的E面緊靠雙包層摻鉺氟化物光纖4的D端面。第二反射鏡5和第三反射鏡7分別位于鍺透鏡6的兩側(cè)焦平面上。鍺透鏡6對(duì)激光光束進(jìn)行會(huì)聚調(diào)整，使其完全耦合進(jìn)入雙包層摻鉺氟化物光纖4，減少光束溢出損耗。

雙包層摻鉺氟化物光纖4的C端面與第二反射鏡5的E面組成第一諧振腔，其與第三反射鏡7的G面組成第二諧振腔，兩個(gè)諧振腔為串聯(lián)關(guān)系，便于調(diào)節(jié)腔長(zhǎng)，第一諧振腔和第二諧振腔分別對(duì)1.6μm和2.8μm兩個(gè)波長(zhǎng)進(jìn)行輸出效率和振蕩模式控制。

所述的光纖耦合輸出半導(dǎo)體激光泵浦源1輸出975nm連續(xù)泵浦光，泵浦光由耦合透鏡組2聚焦并經(jīng)過(guò)第一反射鏡3反射后進(jìn)入雙包層摻鉺氟化物光纖4內(nèi)，泵浦光由雙包層摻鉺氟化物光纖4的C端出射，激光在第一諧振腔和第二諧振腔中分別振蕩，形成1.6μm和2.8μm兩個(gè)中近紅外波段激光，經(jīng)第一反射鏡3透射輸出，在輸出的激光光軸上設(shè)置延時(shí)器8，由控制器9對(duì)延時(shí)器8進(jìn)行控制，濾除掉輸出激光束的初期功率不穩(wěn)定部分，獲得功率穩(wěn)定的激光束。

所述光纖耦合輸出半導(dǎo)體激光泵浦源1為975nm激光器，經(jīng)傳導(dǎo)光纖輸出。

所述雙包層摻鉺氟化物光纖4為激光工作物質(zhì)，其D端面鍍2.8μm和1.6μm增透膜，C端面鍍975nm增透膜以及2.8μm和1.6μm部分增透膜，透過(guò)率為10％。雙包層摻鉺氟化物光纖4具有豐富的能級(jí)結(jié)構(gòu)，其中⁴I_11/2能級(jí)、⁴I_13/2能級(jí)和⁴I_15/2能級(jí)三者可以形成級(jí)聯(lián)躍遷。在975nm的泵浦下，基態(tài)粒子激發(fā)到高能級(jí)⁴I_11/2，在級(jí)聯(lián)振蕩模式下，激活粒子從⁴I_11/2能級(jí)躍遷到⁴I_13/2能級(jí)產(chǎn)生2.8μm的激光輸出，進(jìn)而從⁴I_13/2能級(jí)躍遷到⁴I_15/2能級(jí)將會(huì)產(chǎn)生1.6μm的激光輸出，如圖2所示。

所述的第一反射鏡3的A端面鍍975nm全反膜以及2.8μm和1.6μm增透膜，B端面鍍2.8μm和1.6μm增透膜。

所述的第二反射鏡5的材料為鍺，E端面鍍975nm和1.6μm全反和2.8μm增透膜，F(xiàn)端面鍍2.8μm增透膜。

所述的第三反射鏡7為G端面鍍金反射鏡，對(duì)2.8μm波長(zhǎng)的光反射率99％。

所述的延時(shí)器8對(duì)激光光束進(jìn)行濾除，使激光器工作初期輸出的功率不穩(wěn)定部分被吸收掉，然后開(kāi)關(guān)打開(kāi)，功率穩(wěn)定的激光束正常輸出。

所述的控制器9對(duì)延時(shí)器8進(jìn)行工作時(shí)間控制，使激光器工作初期這一時(shí)間段內(nèi)的輸出功率不穩(wěn)定部分被吸收掉，雙波段激光功率穩(wěn)定后，開(kāi)關(guān)打開(kāi)，激光束正常輸出。

所述的延時(shí)器8為電光晶體開(kāi)關(guān)，響應(yīng)速度快，關(guān)斷效果好。

所述的控制器9為延遲時(shí)間控制器，采用數(shù)字電路。

本實(shí)用新型單泵浦中近紅外雙波段光纖激光器獲得的1.6μm和2.8μm兩個(gè)中近紅外波段激光，如圖3所示，其中1.6μm和2.8μm波段部分的線寬放大圖分別見(jiàn)圖4和圖5。

單泵浦中近紅外雙波段光纖激光器穩(wěn)定輸出方法，該方法包括以下步驟：

第一步，將第二反射鏡5、鍺透鏡6和第三反射鏡7同軸設(shè)置，且光軸與雙包層摻鉺氟化物光纖4的光纖軸同軸，第二反射鏡5設(shè)置在雙包層摻鉺氟化物光纖4的D端面上，第二反射鏡5和第三反射鏡7分別位于鍺透鏡6的兩側(cè)焦平面上；

雙包層摻鉺氟化物光纖4的C端面與第二反射鏡5的E面組成第一諧振腔，其與第三反射鏡7的G面組成第二諧振腔；

所述的光纖耦合輸出半導(dǎo)體激光泵浦源1輸出連續(xù)泵浦光，泵浦光由耦合透鏡組2聚焦并經(jīng)過(guò)第一反射鏡3反射后進(jìn)入雙包層摻鉺氟化物光纖4內(nèi)，泵浦光由雙包層摻鉺氟化物光纖4的C端入射，激光在第一諧振腔和第二諧振腔中分別振蕩，形成兩個(gè)中近紅外波段激光，經(jīng)第一反射鏡3透射輸出。

第二步，在輸出的激光光軸上設(shè)置延時(shí)器8，由控制器9對(duì)延時(shí)器8進(jìn)行控制，濾除掉輸出激光束的初期功率不穩(wěn)定部分，獲得功率穩(wěn)定的激光束。