基于超连续谱光源激励生成中红外超连续谱激光的方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 102820608 A(43)申请公布日 2012.12.12CN102820608A*CN102820608A*(21)申请号 201210275373.0(22)申请日 2012.08.03H01S 3/094(2006.01)H01S 3/067(2006.01)G02B 6/036(2006.01)(71)申请人北京工业大学地址 100022 北京市朝阳区平乐园100号(72)发明人王智勇 高静 于峰 代京京葛廷武(74)专利代理机构北京汇信合知识产权代理有限公司 11335代理人夏静洁(54) 发明名称基于超连续谱光源激励生成中红外超连续谱激光的方法(57)。

2、 摘要本发明提供了一种基于超连续谱光源激励生成中红外超连续谱激光的方法，涉及激光光电子技术领域，具体包括：对种子源激光器进行功率放大，并产生波长范围为10002300nm的超连续谱激光；用所产生的超连续谱激光作为激励源，产生波长为20005000nm的中红外超连续谱激光输出。本发明所要解决的技术问题是提供一种基于超连续谱光源激励生成中红外超连续谱激光的方法，用以实现高功率以及高耦合效率的中红外超连续谱激光输出。(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书4页 附图2页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页1/1页21.一种基于超。

3、连续谱光源激励生成中红外超连续谱激光的方法，其特征在于，包括：对种子源激光器进行功率放大，并产生波长范围为10002300nm的超连续谱激光；用所产生的超连续谱激光作为激励源，产生波长为20005000nm的中红外超连续谱激光输出。2.根据权利要求1所述的基于超连续谱光源激励生成中红外超连续谱激光的方法，其特征在于，所述对种子源激光器进行功率放大时，选用一级或多级放大结构完成，采用的增益光纤包括掺铒的双包层光纤、铒镱共掺双包层光纤和掺镱的双包层光纤。3.根据权利要求2所述的基于超连续谱光源激励生成中红外超连续谱激光的方法，其特征在于，所述放大结构根据自身所采用的增益光纤的材料确定自身所采用的半。

4、导体激光器激励源的波长。权 利 要 求 书CN 102820608 A1/4页3基于超连续谱光源激励生成中红外超连续谱激光的方法技术领域0001 本发明涉及激光光电子技术领域，尤其涉及一种基于超连续谱光源激励生成中红外超连续谱激光的方法。背景技术0002 通常把波长为325m的波段定义为中红外波段，其中35m波段的中红外激光应用更为广泛。目前能够实现35m激光输出的方法主要有：光学参量振荡法，差频振荡，量子级联激光器以及气体激光器。利用光学参量振荡法实现中红外波段激光输出，需要使用超短脉冲激光泵浦源以及非线性晶体材料实现，成本较高；利用差频振荡法只能实现低功率的中红外波段激光输出，且转换效率低。

5、；量子级联激光器结构相对简单，转换效率相对较高，但是波长不可调谐；典型的中红外气体激光器有CO气体激光器和CO2气体激光器，但是气体激光器的缺点是体积庞大，使用不方便。0003 针对以上几种实现中红外激光的方法的特点，可以利用光纤激光器产生中红外激光，光纤激光器体积小、重量轻、转换效率高、使用方便灵活、波长调制范围大、可以输出高光束质量高功率的激光。由于中红外材料以及掺杂工艺水平的限制，目前常用的稀土离子掺杂的ZBLAN光纤激光器发展较为成熟，但多为小功率输出，且激光输出波长小于4m，对于波长需求大于4m的应用受到限制。0004 目前利用二元硫系玻璃材料光纤产生中红外超连续谱激光也有所报道，但。

6、其激励源多采用拉曼光纤激光器或者掺铥的光纤激光器，但是该中红外光纤超连续谱激光器的输出功率基本都是毫瓦量级，输出功率低，不能实现大功率的中红外超连续谱激光输出。0005 因此，当下需要迫切解决的一个技术问题就是：如何能够提出一种有效的措施，以解决现有的中红外超连续谱光纤激光器的输出功率低及耦合效率低的问题。发明内容0006 本发明提供一种基于超连续谱光源激励生成中红外超连续谱激光的方法，用以解决现有的中红外超连续谱光纤激光器的输出功率低及耦合效率低的问题，实现高功率以及高耦合效率的中红外超连续谱激光输出。0007 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于超连续谱光源激励生成中红外超连续谱激光。

7、的方法，具体包括：0008 对种子源激光器进行功率放大，并产生波长范围为10002300nm的超连续谱激光；0009 用所产生的超连续谱激光作为激励源，产生波长为20005000nm的中红外超连续谱激光输出。0010 进一步地，所述对种子源激光器进行功率放大时，选用一级或多级放大结构完成，采用的增益光纤包括掺铒的双包层光纤、铒镱共掺双包层光纤和掺镱的双包层光纤。0011 进一步地，所述放大结构根据自身所采用的增益光纤的材料确定自身所采用的半说 明 书CN 102820608 A2/4页4导体激光器激励源的波长。0012 综上，本发明所述的方案中使用超连续激光光源产生中红外超连续激光，避免使用无。

8、法达到高功率的拉曼光纤激光器以及昂贵的掺铥光纤激光器作为激励源，采用普通的掺镱、掺铒或者铒镱共掺光纤作为增益光纤能够实现高功率激光输出，简单有效的实现高耦合效率的中红外超连续谱激光输出。附图说明0013 图1是本发明的实施例1的一种基于超连续谱光源激励生成中红外超连续谱激光的方法流程示意图；0014 图2是本发明的实施例1的一种基于超连续谱光源激励生成中红外超连续谱激光的方法的结构示意图；0015 图3是本发明的实施例2的一种基于超连续谱光源激励生成中红外超连续谱激光的方法的结构示意图；0016 图4是本发明的具体实施方式中所述的硫系玻璃光纤的锥形结构示意图；0017 图5是本发明的具体实施方。

9、式中所述的硫系玻璃光纤的带有空气孔的光子晶体光纤结构示意图。具体实施方式0018 参见图1，给出了本发明所述的超连续谱光源激励生成中红外超连续谱激光的方法流程示意图，具体包括：0019 步骤S101，对种子源激光器进行功率放大，并产生波长范围为10002300nm的超连续谱激光；0020 步骤S102，用所产生的超连续谱激光作为激励源，产生波长为20005000nm的中红外超连续谱激光输出。0021 具体地，所述对种子源激光器进行功率放大时，选用一级或多级放大结构完成，采用的增益光纤包括掺铒的双包层光纤、铒镱共掺双包层光纤和掺镱的双包层光纤。0022 更为具体地，所述放大结构根据自身所采用的增。

10、益光纤的材料确定自身所采用的半导体激光器激励源的波长。由于硫系玻璃具有高折射率、高非线性特性，并具有较长的透红外截止波长(12m)以及较低的声子能量，因此本发明实施例将硫系玻璃光纤用于中红外超连续谱光纤激光器中，以实现更高功率及更高耦合效率的35m波长的激光输出。下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。0023 实施例1：0024 如图2所示，一种基于超连续谱光源激励生成中红外超连续谱激光的激光器具体包括脉冲光纤激光器1、石英光子晶体光纤3和硫系玻璃光纤4。0025 本实施例中，脉冲光纤激光器1发出的一定重复频率、波长、脉宽的激光，经过石英光子晶体光纤3，产生波长范围在近红外附近。

11、的超连续谱输出，超连续谱经过硫系玻璃光纤4产生波长更长的超连续谱输出。0026 本实施例中，石英光子晶体光纤3与硫系玻璃光纤4可以采用直接机械对接或者直接熔接。说 明 书CN 102820608 A3/4页50027 更为具体的，对于直接熔接这种连接方式，可以石英光子晶体光纤3与硫系玻璃光纤4之间熔接一段熔点匹配光纤，以减小熔点损耗和提高耦合效率。0028 优选地，当硫系玻璃光纤4的材料色散的零色散波长小于等于2300nm时，硫系玻璃光纤4为普通单包层单模光纤；而当硫系玻璃光纤4材料色散的零色散波长大于2300nm时，硫系玻璃光纤4的结构为如图3所示的设置有锥区长度和锥区芯径的锥形结构或者为如。

12、图4所示的设置有空气孔的光子晶体光纤结构。0029 更为具体的，石英光子晶体光纤3产生的超连续谱激光的波长范围为10002300nm，也即：本方案中波长范围在近红外附近的超连续谱的波长范围为10002300nm，波长更长的超连续谱的波长为20005000nm。0030 实施例2：0031 如图3所示，一种基于超连续谱光源激励生成中红外超连续谱激光的激光器包括脉冲光纤激光器1、放大级2、石英光子晶体光纤3、硫系玻璃光纤4和聚焦透镜6组成。0032 本实施例中，脉冲光纤激光器1发出的一定重复频率、波长、脉宽的激光经过放大级2功率得到放大，功率经过放大之后的激光经过石英光子晶体光纤3，产生波长范围在。

13、近红外附近的超连续谱输出，超连续谱激光经过聚焦透镜6进行聚焦耦合到硫系玻璃光纤4产生波长更长的超连续谱输出。0033 优选地，当硫系玻璃光纤4的材料色散的零色散波长小于等于2300nm时，硫系玻璃光纤4为普通单包层单模光纤；而当硫系玻璃光纤4材料色散的零色散波长大于2300nm时，硫系玻璃光纤4的结构为如图4所示的设置有锥区长度和锥区芯径的锥形结构以及如图4所示的光子晶体光纤结构。0034 补充说明的，附图中，1、脉冲光纤激光器，2、放大级，3、石英光子晶体光纤，4、硫系玻璃光纤，5、输出激光，6、聚焦透镜。0035 本方案中，脉冲光纤激光器1根据输出的超连续谱的波长和功率的要求，选择不同腔型。

14、结构的脉冲光纤激光器，其腔型结构包括F-P腔、环形腔以及8字锁模环形腔。0036 同时，放大级2根据需要输出的超连续谱的波长和功率，选择一级或多级放大结构，所采用的增益光纤包括掺铒的双包层光纤、铒镱共掺双包层光纤和掺镱的双包层光纤。0037 具体的，放大级2根据自身所采用的增益光纤不同，放大级根据自身所采用的半导体激光器激励源波长也不同。0038 其中，石英光子晶体光纤3和硫系玻璃光纤4的连接方式为直接熔接或者空间耦合方式。更为具体的，所述硫系玻璃光纤4为设置有锥区长度和锥区芯径的锥形结构或者为如图5所示的设置有空气孔的光子晶体光纤结构。0039 同时，聚焦透镜6可以镀对1000-2300nm。

15、波长激光的增透膜以提高耦合效率。0040 本发明提供的基于超连续谱光源激励生成中红外超连续谱激光的方法而目前利用MOPA结构光纤激光器（脉冲光纤激光器1和放大级2）和石英光子晶体光纤能实现产生高功率的近红外波段超连续谱激光，利用此高功率超连续谱激光作为激励源激励硫系玻璃光纤可以实现高功率（几十瓦）的中红外波段的超连续谱激光。此外，本发明提供的光路中采用了聚焦透镜的中红外超连续谱光纤激光器的耦合效率远高于现有的全光纤中红外超连续谱光纤激光器的耦合效率，具有很大的实用性。0041 以上对本发明所提供的基于超连续谱光源激励生成中红外超连续谱激光的方法说 明 书CN 102820608 A4/4页6进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。说 明 书CN 102820608 A1/2页7图1图2图3图4说 明 书 附 图CN 102820608 A2/2页8图5说 明 书 附 图CN 102820608 A。