激光输出双包层大模场光子晶体光纤激光器的制作方法

专利名称：激光输出双包层大模场光子晶体光纤激光器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种激光输出掺Yb3+双包层大模场光子晶体光纤激光器。
背景技术：
作为第三代激光器的光纤激光器具有传统激光器所不具备的巨大优势。
尤其是高效率掺Y^+光纤激光器将半导体激光器泵浦技术和双包层光纤掺 杂制造技术有机结合，吸收两者优势，将高功率、低亮度、廉价的多模LD 光通过泵浦双包层光纤结构，实现高亮度、衍射受限的单模激光输出，大大 提高了耦合及转换效率，增加了输出激光功率。它以散热性能好、转换效率 高、激光阈值低、可调谐范围宽、光束质量好、免维护等显著优势，受到了 国内外的广泛关注。
在传统的高功率Y^+光纤激光器中，采用传统珐珀腔(F-P腔)结构和 与其匹配的空间耦合系统，其结构繁琐，调节困难。同时在传统的F-P腔结 构中，其中一个二色镜要紧贴光纤端面，而且激光和抽运光要聚焦到这个紧 密接触的表面上，这样在高功率情况下极易损伤光纤端面和光学薄膜。同时 传统大模场双包层掺Yl^+光纤，由于其自身光纤设计等因素给大模场单模激 光输出带来了局限性。
实用新型内容
本实用新型为解决背景技术中存在的上述技术问题，而提供一种结构紧 凑、性能稳定、高光束质量、高亮度激光输出的掺￥1)3+双包层大模场光子
晶体光纤激光器。
本实用新型的技术解决方案是本实用新型为一种激光输出掺Y^+双
包层大模场光子晶体光纤激光器，其特殊之处在于该装置包括设置在同一 光轴上的光纤耦合器和激光谐振腔，光纤耦合器包括依次设置在同一光轴上 的半导体激光器、第一准直非球面镜、聚焦非球面镜和第二准直非球面镜， 激光谐振腔包括第一双色镜和第二双色镜，第一双色镜设置在第一准直非球 面镜和聚焦非球面镜之间，第二双色镜设置在第二准直非球面镜的出射端。
上述第一双色镜与第二双色镜之间设置有光子晶体光纤。
上述光子晶体光纤为掺Y^+双包层大模场光子晶体光纤。
上述第二双色镜的出射端设置有光束质量分析仪。
上述第二双色镜的出射端设置有功率计。
本实用新型采用具有独特性质的掺￥133+双包层大模场光子晶体光纤 (LMA-PCF)和改进的紧凑F-P腔结构，将二色镜放置在两片非球面镜之间， 避免紧贴光纤输入端，使得结构更加紧凑，调节方便简捷，避免了高功率泵 浦光聚焦到二色镜膜层，并且在同等强抽运功率运转情况下，成功的降低了 激光薄膜所承受的功率密度，同时在激光输出端，采用非球面镜对激光进行 准直，用另一二色镜作为激光输出耦合镜置于此非球面镜后，因此，本实用 新型实现了掺Yb"双包层LMA-PCF激光器103 W单模激光连续输出，整个 系统无明显的热光问题，双色镜表面损伤和斜率效率下降。
四

图1为本实用新型的结构示意图2为本实用新型稳定输出的功率特性曲线图3为本实用新型光谱输出特性曲线图4为本实用新型光场强度分布图。
五具体实施方式
参见图1，本实用新型包括设置在同一光轴上的光纤耦合器和激光谐振 腔，光纤耦合器包括依次设置在同一光轴上的半导体激光器1、第一准直非 球面镜2、聚焦非球面镜4和第二准直非球面镜6，激光谐振腔包括第一双
色镜3和第二双色镜7，第一双色镜3设置在第一准直非球面镜2和聚焦非 球面镜4之间，第二双色镜7设置在第二准直非球面镜6的出射端，其中第 一准直非球面镜2和聚焦非球面镜4起准直聚焦作用，第二准直非球面镜6 起激光准直作用，第二双色镜7作为激光输出耦合镜，第一双色镜3与第二 双色镜7之间设置有光子晶体光纤5，该光子晶体光纤以掺Yb"双包层大模 场光子晶体光纤为佳，第二双色镜7的出射端还可分别设置有光束质量分析 仪8和功率计9。
本实用新型将半导体激光器1尾纤输出的抽运光经第一准直非球面镜 2，第一双色镜3和聚焦非球面镜4后的激光光束与光子晶体光纤5的内包 层参数匹配，从而注入光子晶体光纤5的内包层中，然后经过激光谐振腔起 振后，从第二双色镜7输出，使用光束质量分析仪8和功率计9分别对输出
激光光束质量和功率进行监测。
图2、 3、 4为本实用新型实施的效果图，其中图2为入纤功率为0.9 W 时，光谱仪上观察到1.04nm激光产生的功率特性曲线，图3为泵浦功率为 210W时获得了 103 W的高功率激光输出，斜率效率约为83.2%,光转换效 率为49%时的光谱输出特性。图4为LMA-PCF弯曲半径为20 cm下激光 稳定输出的光场强度分布图，采用光束质量分析仪8测得光斑光束质量为 M2=1.2±0.1，达到近衍射极限。观察了几组高功率输出情况下的光斑场强 分布后，发现其强度分布变化并不明显。通过以上分析，本实用新型在获取 百瓦级的激光输出的同时，保证了激光输出的光斑质量，从而实现了高亮度 激光的稳定输出。
权利要求1、一种激光输出双包层大模场光子晶体光纤激光器，其特征在于该装置包括设置在同一光轴上的光纤耦合器和激光谐振激光谐振腔，所述光纤耦合器包括依次设置在同一光轴上的半导体激光器、第一准直非球面镜、聚焦非球面镜和第二准直非球面镜，所述激光谐振腔包括第一双色镜和第二双色镜，所述第一双色镜设置在第一准直非球面镜和聚焦非球面镜之间，所述第二双色镜设置在第二准直非球面镜的出射端。
2、 根据权利要求1所述的激光输出双包层大模场光子晶体光纤激光器, 其特征在于所述第一双色镜与第二双色镜之间设置有光子晶体光纤。
3、 根据权利要求2所述的激光输出双包层大模场光子晶体光纤激光器， 其特征在于所述光子晶体光纤为双包层大模场光子晶体光纤。
4、 根据权利要求1或2或3所述的激光输出双包层大模场光子晶体光 纤激光器，其特征在于所述第二双色镜的出射端设置有光束质量分析仪。
5、 根据权利要求1或2或3所述的激光输出双包层大模场光子晶体光 纤激光器，其特征在于所述第二双色镜的出射端设置有功率计。
专利摘要本实用新型涉及一种激光输出掺Yb³⁺双包层大模场光子晶体光纤激光器。其包括设置在同一光轴上的光纤耦合器和激光谐振激光谐振腔，所述光纤耦合器包括依次设置在同一光轴上的半导体激光器、第一准直非球面镜、聚焦非球面镜和第二准直非球面镜，所述激光谐振腔包括第一双色镜和第二双色镜，所述第一双色镜设置在第一准直非球面镜和聚焦非球面镜之间，所述第二双色镜设置在第二准直非球面镜的出射端。本实用新型为解决背景技术中存在的技术问题，而提供一种结构紧凑、性能稳定、高光束质量、高亮度激光输出的掺Yb³⁺双包层大模场光子晶体光纤激光器。
文档编号H01S3/16GK201000999SQ20062007937
公开日2008年1月2日 申请日期2006年7月13日 优先权日2006年7月13日
发明者康 李, 王屹山, 卫 赵, 陈国夫 申请人:中国科学院西安光学精密机械研究所