高功率全光纖化近中紅外超連續(xù)譜激光光源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于高功率中紅外激光的產(chǎn)生領(lǐng)域，尤其涉及高功率全光纖化近中紅外超連續(xù)譜激光光源。
【背景技術(shù)】
[0002]2?5微米波段中紅外激光可應(yīng)用于民事、軍事、科學(xué)研究等諸多領(lǐng)域。目前，實(shí)現(xiàn)2?5微米波段中紅外激光主要為光學(xué)參量振蕩器(Optical Parametric Oscillat1n,ΟΡΟ)和量子級聯(lián)激光器。其中，對于ΟΡΟ技術(shù)，即通過非線性頻率轉(zhuǎn)換的方法來逐步實(shí)現(xiàn)，使得整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜、體積龐大、穩(wěn)定性差、電光轉(zhuǎn)化效率較低(〈3%)，阻礙了此類中紅外激光光源的廣泛應(yīng)用;量子級聯(lián)激光器一般工作在連續(xù)模式，電光轉(zhuǎn)換效率僅為15 %-20 %，工作中需要良好的散熱處理，低電光轉(zhuǎn)換效率、低輸出功率、以及低的光束質(zhì)量使其短期內(nèi)無法實(shí)現(xiàn)高功率中紅外單模激光輸出。與之相比，高功率光纖激光器栗浦中紅外非線性光纖產(chǎn)生的高功率中紅外超連續(xù)譜激光源具有體積小、重量輕、效率高、可靠性好等優(yōu)勢。并且隨著近年來2微米波段脈沖摻銩光纖激光器輸出功率的提升，以及中紅外氟化物、硫化物、碲化物光纖的發(fā)展，其輸出功率、光譜范圍逐步已可與此波段0Ρ0相媲美；同時(shí)其高的轉(zhuǎn)換效率、高的輸出功率及寬光譜范圍也都優(yōu)于量子級聯(lián)激光器。但是目前實(shí)現(xiàn)2?5微米中紅外超連續(xù)譜光源所采用的非線性介質(zhì)多為商品化的氟化物玻璃(ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF，ZBLAN)光纖，其熔點(diǎn)約為300°C，而激光器尾纖為普通石英光纖，熔點(diǎn)約為1500°C，使得兩者直接熔接變得比較困難。
[0003]在2?5微米中紅外超連續(xù)譜的產(chǎn)生過程中，激光器尾纖與中紅外光纖的耦合方式多為透鏡聚焦耦合及機(jī)械對接耦合。透鏡耦合方式需要聚焦透鏡及高精度調(diào)整架，魯棒性較差，且中紅外光纖端面極易損壞，實(shí)用性較差。機(jī)械對接耦合方式，則是采用高精度光纖夾具及調(diào)整架，使激光器尾纖與中紅外光纖直接對光耦合，此種方式雖然不需要透鏡，但對光纖夾具要求較高，同時(shí)直接對接需將光纖完全固定，同時(shí)需要對激光器尾纖及中紅外光纖特殊處理(8°角切割或鍍膜防止激光反射)，無疑增加了操作的難度，同時(shí)高功率下光纖易受激光反沖力擾動(dòng)，容易造成光纖端面損壞，不易長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，更是限制了其實(shí)用性。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題旨在提供一種全光纖化且可以實(shí)現(xiàn)高功率輸出的近中紅外超連續(xù)譜激光光源。
[0005]本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種高功率全光纖化近中紅外超連續(xù)譜激光光源，包括:
[0006]摻銩光纖種子激光器，用于產(chǎn)生摻銩超短脈沖激光；
[0007]摻銩光纖放大器，用于將所述摻銩超短脈沖激光進(jìn)行功率放大，其內(nèi)的光纖為石英光纖；
[0008]中紅外光纖，用于產(chǎn)生近中紅外超連續(xù)譜及作為傳輸介質(zhì)，具有一輸出端；
[0009]熔接點(diǎn)封裝模塊，用于保護(hù)所述石英光纖與所述中紅外光纖的熔接點(diǎn)，并對熔接點(diǎn)進(jìn)行散熱;所述中紅外光纖輸出端置于所述熔接點(diǎn)封裝模塊外，經(jīng)功率放大后的摻銩超短脈沖激光依次經(jīng)過所述石英光纖與所述中紅外光纖后經(jīng)所述中紅外光纖的輸出端進(jìn)行輸出。
[0010]進(jìn)一步地，所述高功率全光纖化近中紅外超連續(xù)譜激光光源還包括反向光纖模場適配器，連接在所述熔接點(diǎn)封裝模塊與所述摻銩光纖放大器之間，用于將進(jìn)行功率放大后的激光輸出光纖與所述石英光纖進(jìn)行匹配。
[0011 ]進(jìn)一步地，所述摻銩光纖放大器包括單模摻銩光纖放大器和大模面積摻銩光纖放大器，所述單模摻銩光纖放大器連接在所述摻銩光纖種子激光器與大模面積摻銩光纖放大器之間，將摻銩超短脈沖激光進(jìn)行功率預(yù)放大;所述大模面積摻銩光纖放大器連接在所述單模摻銩光纖放大器與所述熔接點(diǎn)封裝模塊之間，將進(jìn)行功率預(yù)放大后的摻銩超短脈沖激光進(jìn)行功率放大。
[0012]進(jìn)一步地，所述高功率全光纖化激光光源還包括兩個(gè)光纖耦合隔離器，其中一個(gè)光纖耦合隔離器連接在所述摻銩光纖種子激光器與所述單模摻銩光纖放大器之間，用于隔離所述單模摻銩光纖放大器的返回光；另一個(gè)光纖耦合隔離器連接在所述單模摻銩光纖放大器與所述熔接點(diǎn)封裝模塊之間，用于隔離所述大模面積摻銩光纖放大器的返回光。
[0013]進(jìn)一步地，所述高功率全光纖化激光光源還包括熱沉，所述熱沉置于所述熔接點(diǎn)封裝模塊與所述中紅外光纖的下方，用于對所述熔接點(diǎn)封裝模塊及中紅外光纖進(jìn)行制冷。
[0014]進(jìn)一步地，所述中紅外光纖的輸出端經(jīng)過8°角處理或?yàn)槎嗣薄?br>[0015]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果在于:所述的高功率全光纖化近中紅外超連續(xù)譜激光光源結(jié)合了穩(wěn)定、緊湊的摻銩光纖種子激光器產(chǎn)生摻銩超短脈沖激光，以及石英光纖與中紅外光纖的低損耗熔接耦合，并對熔接點(diǎn)進(jìn)行封裝保護(hù)，可以提高整個(gè)系統(tǒng)的緊湊性、穩(wěn)定性、實(shí)用性，且可以實(shí)現(xiàn)高功率輸出。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型高功率全光纖化近中紅外超連續(xù)譜激光光源的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0018]本實(shí)用新型的高功率全光纖化近中紅外超連續(xù)譜激光光源為了實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的全光纖化，采用全光纖化超短脈沖摻銩光纖激光器10作為種子源，將反向光纖模場適配器30的輸出光纖(即石英光纖)直接與中紅外光纖50進(jìn)行熔接，然后將熔接點(diǎn)封裝并加以散熱處理，可承受高功率，極大地提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、實(shí)用性，且可實(shí)現(xiàn)高功率輸出。
[0019]如圖1所示，一種高功率全光纖化近中紅外超連續(xù)譜激光光源，包括:摻銩光纖種子激光器10、摻銩光纖放大器20、中紅外光纖50和熔接點(diǎn)封裝模塊40。摻銩光纖種子激光器10用于產(chǎn)生摻銩超短脈沖激光，該超短脈沖激光可以為皮秒量級或者飛秒量級的脈沖激光，摻銩光纖種子激光器10內(nèi)的光纖為石英光纖。摻銩光纖種子激光器10為整個(gè)激光光源系統(tǒng)提供高質(zhì)量、穩(wěn)定緊湊的摻銩超短脈沖激光。摻銩光纖種子激光器10可以使用圖示的諧振腔結(jié)構(gòu)，但并不限于僅使用圖示的結(jié)構(gòu)。摻銩光纖放大器20用于將摻銩超短脈沖激光進(jìn)行功率放大，摻銩光纖放大器20內(nèi)的輸出光纖為石英光纖。中紅外光纖50作為中紅外超連續(xù)譜的產(chǎn)生及傳輸介質(zhì)，且具有中紅外光纖的輸出端501。熔接點(diǎn)封裝模塊40內(nèi)具有石英光纖，用于保護(hù)石英光纖與中紅外光纖50的熔接點(diǎn)，并對熔接點(diǎn)加以散熱處理，然后進(jìn)行封裝，實(shí)現(xiàn)石英光纖與中紅外光纖50的全光纖化低損耗耦合，使得熔接點(diǎn)封裝模塊40在增加穩(wěn)定性的同時(shí)可以承受更高的功率輸出。中紅外光纖50輸出端置于熔接點(diǎn)封裝模塊40外，經(jīng)功率放大后的摻銩超短脈沖激光依次經(jīng)過石英光纖與中紅外光纖50后經(jīng)中紅外光纖50