专利名称：一种蓝绿光输出的上转换光纤激光器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光纤激光器，尤其是涉及一种蓝绿光输出的上转换光纤激光器。
背景技术：
蓝绿光波段激光在高密度数据存储、海底通信、大屏幕显示、三维显示、检测、生 命科学、光纤传感、激光医疗等领域有着广泛的应用价值。目前，商业化的固体激光器 激光波长主要在近红外和红外波段。在固体激光器中想要获得蓝绿激光输出，主要有以 下三种方法(1)直接利用宽禁带半导体材料直接制作蓝绿波段的半导体激光器；(2) 利用非线性频率变换技术对固体激光进行倍频；(3)利用上转换技术在掺稀土的晶体或 玻璃中实现蓝绿激光输出。对于可见波段的半导体激光二极管(LD)，蓝、绿光LD的 研制需要昂贵的设备和衬底材料，同时LD的光束质量不尽人意，在许多应用领域受到 了限制；而由LD泵浦的倍频固体激光器，需要非线性晶体材料进行频率转换，虽然光 束质量很好，输出功率也很高，但系统较复杂。近年来，人们利用发光中的频率上转换 机制，大力发展具有蓝绿光输出上转换发光材料，所采用的泵浦源一般为近红外高功率 半导体激光器。另外，与稀土掺杂的玻璃和晶体激光器相比，光纤激光器具有体积小、 输出波长多、可调谐范围宽等优点。利用上转换光纤制作的光纤激光器还具有结构简单、 效率高、成本低的优点。
蓝绿光光纤激光器是利用稀土离子上转换的发光机理，即采用波长较长的激发光照
射掺杂的稀土离子的样品时，发射出波长小于激发光波长的光。稀土离子的上转换发光
机制一般可以分为激发态吸收、能量转移和光子雪崩过程。目前，能获得蓝光输出的稀
土离子主要有Tit^+和P一+两种，获得绿光输出的稀土离子主要有E一+离子。为了提高泵
浦吸收效率，往往在稀土离子中共掺其它的敏化离子，如Yl^+离子。
现有的蓝绿光输出的稀土掺杂的上转换光纤激光器其工作介质主要以ZriVBaF2
-LaF3-AlF3-NaF的氟化物玻璃(ZBLAN)体系为主。氟化物玻璃体系之所以成为人们青
睐的上转换发光基质材料，是因为具有较低的声子能量，较低的声子能量能够降低玻璃
在泵浦过程中无辐射驰豫的几率，提高稀土离子中间亚稳态能级的荧光寿命，从而有效
提高上转换发光的效率。但氟化物玻璃较差的化学稳定性和较低的机械强度为其实际应
用带来了极大的困难。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够减少谐振腔内损耗，并易于调整光路的 蓝绿光输出的上转换光纤激光器。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为 一种蓝绿光输出的上转换光纤激光 器，包括泵浦源、输入耦合透镜、输出耦合透镜、谐振腔和稀土离子掺杂光纤，所述的 谐振腔包括输入腔片和输出腔片，该激光器还包括滑动导轨，所述的滑动导轨上设置有 五维光学调整架、四维光学调整架和二维光学调整架，所述的输入腔片贴近所述的稀土
离子掺杂光纤的输入端面设置，所述的输出腔片贴近所述的稀土离子掺杂光纤的输出端 面设置，所述的稀土离子掺杂光纤的两端面分别固定在所述的五维光学调整架上，所述 的输入耦合透镜和所述的输出耦合透镜固定在所述的四维光学调整架上，所述的输入腔 片和所述的输出腔片固定在所述的二维光学调整架上。
所述的稀土离子掺杂光纤的材料基质为具有低声子能量的碲酸盐玻璃。
所述的稀土离子掺杂光纤的结构为双包层光纤。
所述的稀土离子掺杂光纤的纤芯中摻杂的稀土离子为Tm3+、 Pr3+、 Er^中的任一种 与Yl^+的混合物。
所述的输入耦合透镜的表面上镀有980nm波长的增透膜，所述的输出耦合透镜的表 面上镀有548nm波长的增透膜。
所述的输入腔片的表面上镀有对980nm波长增透和对548nm波长高反射的双色膜， 所述的输出腔片的表面上镀有对548nm波长透过率为98o/。和对980nm波长高反射的双色 膜。
与现有技术相比，本发明的优点在于将输入腔片贴近稀土离子掺杂光纤的输入端面 设置，将输出腔片贴近稀土离子掺杂光纤的输出端面设置，可以有效的减少谐振腔内的 损耗；稀土离子掺杂光纤的材料基质采用具有低声子能量的碲酸盐玻璃，由于碲酸盐玻 璃材料熔点高，泵浦源泵浦碲酸盐玻璃光纤时端面损伤阈值高，不易损伤光纤；滑动导 轨、五维光学调整架、四维光学调整架和二维光学调整架的设置，使得通过调整稀土离 子掺杂光纤、输入腔片、输出腔片、输入耦合透镜和输出耦合透镜的位置，轻松的实现 光路的调整。
图1为本发明激光器的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示， 一种蓝绿光输出的上转换光纤激光器，包括泵浦源l、输入耦合透镜 2、输出耦合透镜6、谐振腔(图中未示出)和稀土离子掺杂光纤4，其中，泵浦源l为 一台输出功率为5W、输出波长为980nm的半导体激光器(LD);输入耦合透镜2的表 面上镀有980nm波长的增透膜，输出耦合透镜6的表面上镀有548nm波长的增透膜； 谐振腔包括输入腔片3和输出腔片5，输入腔片3的表面上镀有对980nm波长增透和对 548nm波长高反射的双色膜，输出腔片5的表面上镀有对548nm波长透过率为98%和 对980nm波长高反射的双色膜；稀土离子掺杂光纤4的结构为双包层光纤，纤芯中掺杂 有E,和Yb"稀土离子，E一+禾口 Y^+稀土离子的掺杂浓度分别为3000ppm和20000ppm， 纤芯的直径为5(Vm，内包层直径为150|xm，光纤长度为40cm。在此，掺杂E一+和Yb3+ 稀土离子，输出的是绿光。若要输出蓝光，则可在纤芯中共掺Tt^+和Yb3+,或P,和 Yb3+。在此具体实施例中，高反射是指反射率高于99.5%以上。
该激光器还包括滑动导轨7，滑动导轨7上设置有五维光学调整架(图中未示出)、 上下左右俯仰方位可调的四维光学调整架(图中未示出)和上下左右平动的二维光学调 整架(图中未示出)，输入腔片3贴近稀土离子掺杂光纤4的输入端面设置，输出腔片5 贴近稀土离子掺杂光纤4的输出端面设置，稀土离子掺杂光纤4的两端面分别固定在五 维光学调整架上，输入耦合透镜2和输出耦合透镜6固定在四维光学调整架上，输入腔 片3和输出腔片5固定在二维光学调整架上，这种结构易于调整光路实现激光振荡。五 维光学调整架、四维光学调整架和二维光学调整架均采用现有技术。
在此具体实施例中，稀土离子掺杂光纤的材料基质采用具有低声子能量的以Te02 成分为主的碲酸盐玻璃，由于碲酸盐玻璃材料熔点高，泵浦源1泵浦碲酸盐玻璃光纤时 端面损伤阈值高，不易损伤光纤。
该激光器的调节过程为通过四维光学调整架，利用光学自准方法将输入耦合透镜 2调到与泵浦源1发出的激光垂直且同轴；放入稀土离子掺杂光纤4，并将稀土离子掺 杂光纤4的两端面固定在五维光学调整架上，调节五维光学调整架，使稀土离子掺杂光 纤4的输入端面与泵浦源1发出的激光垂直且同轴，此时，注入激光，并逐渐增加泵浦 源的功率，达到激光阈值时出现绿色激光或蓝色激光，调节稀土离子掺杂光纤4的输出 端面与输出耦合透镜6同轴，即可获得平行的绿色或蓝色圆光斑。
权利要求
1、一种蓝绿光输出的上转换光纤激光器，包括泵浦源、输入耦合透镜、输出耦合透镜、谐振腔和稀土离子掺杂光纤，所述的谐振腔包括输入腔片和输出腔片，其特征在于该激光器还包括滑动导轨，所述的滑动导轨上设置有五维光学调整架、四维光学调整架和二维光学调整架，所述的输入腔片贴近所述的稀土离子掺杂光纤的输入端面设置，所述的输出腔片贴近所述的稀土离子掺杂光纤的输出端面设置，所述的稀土离子掺杂光纤的两端面分别固定在所述的五维光学调整架上，所述的输入耦合透镜和所述的输出耦合透镜固定在所述的四维光学调整架上，所述的输入腔片和所述的输出腔片固定在所述的二维光学调整架上。
2、 根据权利要求1所述的一种蓝绿光输出的上转换光纤激光器，其特征在于所述 的稀土离子掺杂光纤的材料基质为具有低声子能量的碲酸盐玻璃。
3、 根据权利要求1所述的一种蓝绿光输出的上转换光纤激光器，其特征在于所述 的稀土离子掺杂光纤的结构为双包层光纤。
4、 根据权利要求1所述的一种蓝绿光输出的上转换光纤激光器，其特征在于所述 的稀土离子掺杂光纤的纤芯中掺杂的稀土离子为Tm3+、 Pr3+、 E一+中的任一种与Yb"的 混合物。
5、 根据权利要求1所述的一种蓝绿光输出的上转换光纤激光器，其特征在于所述 的输入耦合透镜的表面上镀有980nm波长的增透膜，所述的输出耦合透镜的表面上镀有 548nm波长的增透膜。
6、 根据权利要求1所述的一种蓝绿光输出的上转换光纤激光器，其特征在于所述 的输入腔片的表面上镀有对980nm波长增透和对548mn波长高反射的双色膜，所述的 输出腔片的表面上镀有对548nm波长透过率为98%和对980nm波长高反射的双色膜。
全文摘要
本发明公开了一种蓝绿光输出的上转换光纤激光器，包括泵浦源、输入和输出耦合透镜、谐振腔和稀土离子掺杂光纤，谐振腔包括输入和输出腔片，该激光器还包括滑动导轨，滑动导轨上设置有五维、四维和二维光学调整架，输入腔片贴近光纤的输入端面设置，输出腔片贴近光纤的输出端面设置，光纤的两端面分别固定在五维光学调整架上，输入和输出耦合透镜固定在四维光学调整架上，输入和输出腔片固定在二维光学调整架上，优点在于将输入腔片贴近光纤的输入端面设置，输出腔片贴近光纤的输出端面设置，可有效减少谐振腔内的损耗；滑动导轨及五维、四维和二维光学调整架的设置，使得通过调整光纤、输入和输出腔片、输入和输出耦合透镜的位置，实现光路调整。
文档编号H01S3/067GK101420100SQ200810162389
公开日2009年4月29日 申请日期2008年11月25日 优先权日2008年11月25日
发明者徐铁峰, 戴世勋, 燕 杨, 祥 沈, 王训四, 聂秋华 申请人:宁波大学