一种基于不同拉曼频移量的全光纤多波长光纤激光器的制作方法

1.本实用新型涉及一种基于不同拉曼频移量的全光纤多波长光纤激光器，属于光学领域。


背景技术：

2.光纤激光器因具有结构紧凑、效率高、光束质量等优点，在基础研究、工业加工、国防和医疗等领域均具有重要应用。亮度的提高以及工作波长的拓展是激光技术发展的两个重要方向，其中拉曼光纤激光器在波长拓展方面具有独特的优势。
3.目前全固态激光器晶体材料或光纤材料受其能级结构分立的限制，只能输出特定的跃迁波长，除特定的几个波长外，其他跃迁波长的发射截面和转化效率较低。利用非线性频率变换技术（倍频技术、和频技术、差频技术、opo）可实现激光波长拓展，但其输出激光特性不能满足连续或特殊波长实际的应用需要。以金刚石作为拉曼晶体的固体激光器为例，首先金刚石制作工艺及应用要求限制，所用金刚石晶体横界面积较小，对于输入光斑尺寸和光学设计要求极其苛刻。其次该激光器需采用空间谐振腔结构振荡输出，腔体镀特殊波长膜成本较高，且空间腔体结构长期稳定性较差。
4.光纤超连续谱光源作为一种新型的激光光源，可以产生400nm至2400nm超连续光谱激光，能够在较宽光谱范围输出多波长激光方法。但对于需求数个间隔较大波长输出的光学要求时，难以实现选择性滤除多余光谱部分光束，且白光激光器输出功率较低，各波长之间输出功率比例固定。
5.半导体激光器与光纤激光器相比输出光斑模式较差，多波长半导体激光器是由不同波长激光二极管横向排列构成的，该结构导致各激光二极管芯片的发光点间距的距离变成长，且光学设计较为困难，由于激光二极管工作时温度较高，还需要设计合适的散热系统。


技术实现要素：

6.本实用新型针对现有的多波长拉曼固体、光纤、半导体激光器生产工艺存在的问题，提供了一种基于不同拉曼频移量的全光纤多波长光纤激光器，即利用联级拉曼光栅、波分复用器和衰减器共同控制多波长激光的输出方式，以实现全光纤多波长光纤激光器。
7.本实用新型的技术方案是这样实现的：一种基于不同拉曼频移量的全光纤多波长光纤激光器，包括激光光源、模式匹配器、一级拉曼光栅、拉曼光纤、二级拉曼光栅、滤波器；其特征在于：模式匹配器连接激光光源与拉曼谐振腔结构；其中激光光源泵浦源发出的光经过模式匹配器输入，模式匹配器输出端与一级拉曼高反光栅相连，一级拉曼高反光栅与拉曼光纤a一端连接，拉曼光纤a另一端与一级拉曼低反光栅连接，一级拉曼低反光栅与二级拉曼高反光栅连接，二级拉曼高反光栅与拉曼光纤b一端连接，拉曼光纤b另一端与二级拉曼低反光栅相连，二级拉曼低反光栅与滤波器相连。
8.所述的激光光源包括光纤连续激光器、单频激光器、脉冲激光器为拉曼激光提供
适合的泵浦波长输出。
9.所述的拉曼谐振腔结构为一级拉曼光栅与含掺杂离子的拉曼增益光纤组成，输入的泵浦光源经拉曼频移后产生一级拉曼激光，为二级拉曼频移提供泵浦光源。
10.所述的拉曼光纤为掺磷石英光纤、掺锗光纤。
11.所述的拉曼谐振腔的拉曼激光频移量范围为0-800cm-1
和1326
±
30cm-1。
12.本实用新型的积极效果基于光纤中受激拉曼散射的拉曼光纤激光器，具有增益谱宽、可级联工作以及不需要相位匹配等特点， 只要有合适波长的抽运激光，即可产生光纤透明范围内400nm-2400nm范围波长的激光输出；拉曼光纤激光器是目前一种可同时实现高功率与宽波段输出的光纤激光器；目前在波长为1.1μｍ 附近，拉曼光纤激光器的功率可达数千瓦；随着波长的增加，其功率呈指数减小。采用的拉曼增益光纤主要包括石英光纤（包括掺锗和掺磷石英光纤）、氟化物光纤和硫系化合物光纤等。其通过对拉曼增益光纤工作波长及拉曼增益谱线分析，设计了不同拉曼频移量相互组合的多波长选择；在泵浦激光器宽光谱范围供能下，结合非线性频率变换技术，可实现在400nm-2400nm范围内高功率全光纤多波长光纤激光光源输出，其中还可通过调节拉曼增益光线长度与衰减器电流控制多波长输出功率比例。
附图说明
13.图1为本实用新型一种不同拉曼频移量的全光纤多波长光纤激光器的示意图。
14.其中激光光源1、模式匹配器2、一级拉曼光栅3、拉曼光纤a4、二级拉曼光栅5、拉曼光纤b6、滤波器7。
15.图2为掺磷光纤拉曼增益谱。
16.图3为一种不同拉曼频移量的1240nm与1310nm多波长光纤激光器结构图。
17.半导体泵浦源8、合束器9、1064nm低反光栅10 、掺镱光纤11、模式匹配器2 、1240nm拉曼光栅12、拉曼光纤a4 、拉曼光纤b6、1310nm光栅13、滤波器7。
具体实施方式
18.下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的描述：如图1所示，一种基于不同拉曼频移量的全光纤多波长光纤激光器，包括激光光源1、模式匹配器2、一级拉曼高反光栅3-1、拉曼光纤a4，拉曼光纤b6、二级拉曼高反光栅5-1、滤波器7；其特征在于：模式匹配器2连接激光光源1与拉曼谐振腔结构；激光光源1泵浦源发出的光经过模式匹配器2输入，模式匹配器2输出端与一级拉曼高反光栅3-1相连，一级拉曼高反光栅3-1与拉曼光纤a4一端连接，拉曼光纤a4另一端与一级拉曼低反光栅3-2连接，一级拉曼低反光栅3-2与二级拉曼高反光栅5-1连接，二级拉曼高反光栅5-1与拉曼光纤b6一端连接，拉曼光纤b6另一端与二级拉曼低反光栅5-2相连，二级拉曼低反光栅5-2与滤波器7相连。
19.掺磷光纤拉曼增益谱线如图2所示，为实现一种不同拉曼频移量组合实现多波长可选激光器，在掺杂光纤拉曼频移量范围0-800cm-1
和1326
±
30cm-1
内任意选择并组合，输出可选多波长拉曼激光。
20.如图3所示，一种不同拉曼频移量1240nm与1310nm的多波长光纤激光器，包括半导体泵浦源8，合束器9，1064nm低反光栅10，掺镱光纤11，模式匹配器2，拉曼光纤a4，1240nm拉
曼高反光栅12-1，1311nm拉曼高反光栅13，拉曼光纤b6，滤波器7；其特征在于：半导体泵浦源8发出的光经过合束器9输入到1064nm谐振腔中，与掺镱光纤11发生离子束反转产生1064nm激光，从1064nm低反光栅10输出，1064nm低反光栅10与模式匹配器2连接，模式匹配器2与1240nm拉曼高反光栅12-1连接，1240n拉曼高反光栅12-1与拉曼光纤a4一端连接，拉曼光纤a4另一端与1240nm低反光栅12-2连接，1240nm低反光栅12-2输出端与1311nm高反光栅13-1连接，1311nm拉曼高反光栅13-1与拉曼光纤b6一端连接，拉曼光纤b6另一端与1311nm拉曼低反光栅13-2连接，1311nm拉曼低反光栅13-2与滤波器7连接，最终由滤波器7输出1311nm与1240nm多波长激光。
21.优选的，半导体泵浦源8为受温度影响较小的920nm波长的33w半导体激光器；或选择在910~976nm波长范围的泵源。
22.优选的，合束器9为3 1输入型号，或选择n 1输入型号方案优化结构,达到提高注入功率的目的。
23.优选的，1064nm光栅，该光栅构成的谐振腔结构为后续拉曼激光提供稳定、可靠的泵浦激光。
24.优选的，掺镱光纤为增益介质可提供更高转换效率的泵浦光源。
25.优选的，模式匹配器2连接泵浦激光与拉曼谐振腔结构，可保障较低的熔接损耗。
26.优选的，拉曼光纤为掺磷光纤，分别应用掺磷光纤拉曼频移量429.35cm-1
和1326.5cm-1
。
27.优选的，1240nm拉曼光栅提供了一级拉曼谐振腔结构，为二级拉曼产生提供适合的泵浦光源。
28.优选的，1311nm拉曼光栅提供了二级拉曼谐振腔结构，提供所需波长激光光源的输出。
29.优选的，滤波器滤7除多余杂质光源，保障多波长激光的长期可靠性。