专利名称：掺镱光纤激光器的制作方法
技术领域：
本发明涉及激光器技术领域，尤其涉及一种掺镱光纤激光器。
背景技术：
掺镱光纤激光器，在波长为Ium左右可以获得高功率、高亮度激光输出。使其在工业加工、军事等领域有着广泛的应用前景。然而，为了获得更高功率输出，就需要将更高功率的泵浦激光耦合进入增益光纤。由于掺镱光纤在915nm和975nm附近有较强的吸收峰，所以，通常采用此波长输出的半导体激光器作为高功率光纤激光器的泵浦源。但是，半导体激光器输出激光亮度有限，无法获得高功率基模输出。这极大地限制了单点进入增益光纤的泵浦耦合功率。此外，半导体激光器的激光输出波长随驱动电流和环境温度变化较大，极难获得稳定波长输出，致使其在超高功率光纤激光的应用受到了限制。
发明内容
(一 )要解决的技术问题本发明要解决的技术问题是提供一种掺镱光纤激光器，以提高光纤激光器单点泵浦耦合功率，进一步提高光纤激光器的输出功率水平。( 二 )技术方案为解决上述问题，本发明提供了一种掺镱光纤激光器，包括泵浦源以及由所述泵浦源泵浦的掺镱增益光纤激光器主体，所述泵浦源为固体激光器，所述固体激光器的激光晶体以跃迁谱线为4F3/2 — 4I972的钕离子作为增益介质。优选地，所述固体激光器还包括泵浦装置和谐振腔，所述激光晶体位于所述谐振腔之间。优选地，所述固体激光器还包括耦合输出部件。优选地，所述掺镱光纤激光器为全光纤结构，所述固体激光器的耦合输出部件包括耦合输出透镜组以及将所述耦合输出透镜组的输出传送出来的尾纤，所述掺镱光纤激光器还包括将所述尾纤的输出耦合至所述掺镱增益光纤激光器主体的光纤端面泵浦耦合器或光纤侧面泵浦耦合器。优选地，所述掺镱光纤激光器为分立式结构，所述耦合输出部件将所述固体激光器的输出耦合至所述掺镱增益光纤激光器的的增益光纤内。优选地，掺镱光纤激光器为主振荡级，所述掺镱增益光纤激光器主体包括掺镱增益光纤以及位于所述掺镱增益光纤两端的腔镜。优选地,所述掺镱光纤激光器为全光纤结构，所述腔镜为光纤光栅。优选地，所述掺镱光纤激光器为分立式结构，所述腔镜为镀有反射薄膜的反射镜。优选地，所述掺镱光纤激光器为放大级，所述掺镱增益光纤激光器主体包括掺镱增益光纤以及与所述掺镱增益光纤输入端连接的激光种子源。
优选地，所述掺镱光纤激光器包括主振荡级和与所述主振荡级级联的至少一个放大级。优选地，所述掺镱增益光纤为单包层光纤或多包层光纤；保偏光纤或光子晶体光纤；其形状为锥形光纤、普通光纤或其他结构光纤。优选地，所述激光种子源为单模光纤激光器、多模光纤激光器、自由空间输出固体激光器、或者单模或多模尾纤输出的固体激光器。(三)有益效果本发明的上述技术方案采用钕离子为增益介质的固体激光器作为泵浦源，在跃迁谱线为4Fv2 — 4I972可以提供近单模912nm左右激光输出，是波长稳定的高功率泵浦源。本发明的高亮度高功率泵浦，可以保证单点高功率泵浦耦合；高亮度特性大大降低了泵浦激光进入增益光纤的耦合难度；泵浦激光输出波长稳定性，无需复杂温控。
图1为根据本发明实施例一激光器的结构示意图；图2为根据本发明实施例二激光器的结构示意图；图3为根据本发明实施例三激光器的结构示意图；
图4为根据本发明实施例四激光器的结构示意图；其中，101 :泵浦装置；102 :谐振腔；103 :激光晶体；104 :耦合输出透镜组；105 :尾纤；106 :掺镱增益光纤；107 :光纤端面泵浦稱合器；108a :光纤光栅；108b :光纤光栅；109 栗浦源;110 :端帽；201 :泵浦装置；202 :谐振腔；203 :激光晶体；204 :耦合输出透镜组；206 :掺镱增益光纤；209 :泵浦源；212 :腔镜；301 :泵浦装置；302 :谐振腔；303 :激光晶体；304 :耦合输出透镜组；305 :尾纤；306 :掺镱增益光纤；309 :泵浦源；310 :端帽；313 :激光种子源；314 :光纤侧面泵浦耦合器；401 :泵浦装置；402 :谐振腔；403 :激光晶体；404 :耦合输出透镜组；405 :尾纤；406 :掺镱增益光纤；407 :光纤端面泵浦稱合器；408a :光纤光栅；408b :光纤光栅；409 :泵浦源；410 :端帽；413 :激光种子源；414 :光纤侧面泵浦耦合器。
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明如下。实施例一如图I所不,本实施例记载了一种作为主振荡级的全光纤结构掺镱光纤激光器，包括泵浦源109以及由所述泵浦源109泵浦的掺镱增益光纤激光器主体。所述掺镱增益光纤激光器主体包括掺镱增益光纤106，位于所述掺镱增益光纤106两端的光纤光栅108a、108b,以及位于输出端的端帽110。其中光纤光栅108a为反射率为99%的高反射率光纤光栅，靠近端帽110的光纤光栅108b为反射率为10%的低反射率光纤光栅。全光纤结构的主振荡级将泵浦源输出的泵浦光通过光纤光栅108a、108b的谐振转换成光纤激光输出。
所述泵浦源109为固体激光器，所述固体激光器的激光晶体103以跃迁谱线为4F372 — 4I972的钕离子作为增益介质。在本实施例中，所述激光晶体103为激光输出波长912nm 的 NdiGdVO4 晶体。所述固体激光器还包括泵浦装置101和谐振腔102，所述激光晶体103位于所述谐振腔102之间。所述固体激光器还包括耦合输出部件。所述固体激光器的耦合输出部件包括耦合输出透镜组104以及将所述耦合输出透镜组104的输出传送出来的尾纤105，所述掺镱光纤激光器还包括将所述尾纤105的输出耦合注入至所述掺镱增益光纤106中的光纤端面泵浦耦合器107。实施例二
如图2所不,本实施例记载了一种作为主振荡级的分立式结构掺镱光纤激光器，包括泵浦源209以及由所述泵浦源209泵浦的掺镱增益光纤激光器主体。所述掺镱增益光纤激光器主体包括掺镱增益光纤206以及位于所述掺镱增益光纤206两端的腔镜212。分立结构的主振荡级将泵浦源209输出的泵浦光通过腔镜212谐振转换成光纤激光输出。所述泵浦源209为固体激光器，所述固体激光器包括泵浦装置201、由泵浦腔镜构成的谐振腔202、位于所述谐振腔202之间的激光晶体203以及耦合输出部件，所述激光晶体203以跃迁谱线为4F3/2 — 4I972的钕离子作为增益介质。在本实施例中，所述激光晶体为激光输出波长914nm的Nd = YVO4晶体。所述耦合输出部件为将所述固体激光器209的输出直接耦合注入至所述掺镱增益光纤206中的耦合输出透镜组204。实施例三如图3所示，本实施例记载了一种作为放大级的全光纤结构掺镱光纤激光器，包括泵浦源309以及由所述泵浦源309泵浦的掺镱增益光纤激光器主体。所述泵浦源309为固体激光器，所述固体激光器包括泵浦装置301、谐振腔302、位于所述谐振腔302之间的激光晶体303以及耦合输出部件。所述激光晶体303以跃迁谱线为~3/2 — 4I9Z2的钕离子作为增益介质。所述耦合输出部件包括耦合输出透镜组304以及将所述耦合输出透镜组304的输出传送出来的多模尾纤305。本实施例中，所述激光晶体303为激光输出波长为912nm的Nd = GdVO4晶体。所述掺镱增益光纤激光器主体包括掺镱增益光纤306、与所述掺镱增益光纤306输入端连接的激光种子源313，将所述尾纤305的输出耦合注入至所述掺镱增益光纤306的光纤侧面泵浦耦合器314、以及位于输出端的端帽310。本实施例的掺镱增益光纤激光器主体将所述激光种子源313的激光输出放大后从光纤端帽310输出。实施例四本实施例记载了一种全光纤结构的掺镱光纤激光器。如图4所75,本实施例为将实施例一中的主振荡级激光器作为实施例三中的激光种子源413、与实施例三的放大级激光器级联形成。本发明采用固体激光器作为泵浦源，可以获得高亮度高功率的泵浦激光，有利于提高光纤激光器单点泵浦耦合功率，进一步提高光纤激光器输出功率水平
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有 等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
权利要求
1.一种掺镱光纤激光器，包括泵浦源以及由所述泵浦源泵浦的掺镱增益光纤激光器主体，其特征在于，所述泵浦源为固体激光器，所述固体激光器的激光晶体以跃迁谱线为4F372 — 4I972的钕离子作为增益介质。
2.如权利要求I所述的掺镱光纤激光器，其特征在于，所述固体激光器还包括泵浦装置和谐振腔，所述激光晶体位于所述谐振腔之间。
3.如权利要求2所述的掺镱光纤激光器，其特征在于，所述固体激光器还包括耦合输出部件。
4.如权利要求3所述的掺镱光纤激光器，其特征在于，所述掺镱光纤激光器为全光纤结构，所述固体激光器的耦合输出部件包括耦合输出透镜组以及将所述耦合输出透镜组的输出传送出来的尾纤，所述掺镱光纤激光器还包括将所述尾纤的输出耦合至所述掺镱增益光纤激光器主体的光纤端面泵浦耦合器或光纤侧面泵浦耦合器。
5.如权利要求3所述的掺镱光纤激光器,其特征在于,所述掺镱光纤激光器为分立式结构，所述耦合输出部件将所述固体激光器的输出耦合至所述掺镱增益光纤激光器的增益 光纤内。
6.如权利要求I所述的掺镱光纤激光器，其特征在于，掺镱光纤激光器为主振荡级，所述掺镱增益光纤激光器主体包括掺镱增益光纤以及位于所述掺镱增益光纤两端的腔镜。
7.如权利要求6所述的掺镱光纤激光器，其特征在于，所述掺镱光纤激光器为全光纤结构，所述腔镜为光纤光栅。
8.如权利要求6所述的掺镱光纤激光器,其特征在于，所述掺镱光纤激光器为分立式结构，所述腔镜为镀有反射薄膜的反射镜。
9.如权利要求I所述的掺镱光纤激光器，其特征在于，所述掺镱光纤激光器为放大级，所述掺镱增益光纤激光器主体包括掺镱增益光纤以及与所述掺镱增益光纤输入端连接的激光种子源。
10.如权利要求I或6或9所述的掺镱光纤激光器，其特征在于，所述掺镱光纤激光器包括主振荡级和与所述主振荡级级联的至少一个放大级。
全文摘要
本发明公开了一种掺镱光纤激光器，包括泵浦源以及由所述泵浦源泵浦的掺镱增益光纤激光器主体，其特征在于，所述泵浦源为固体激光器，所述固体激光器的激光晶体以跃迁谱线为4F3/2→4I9/2的钕离子作为增益介质。本发明的高亮度高功率泵浦，可以保证单点高功率泵浦耦合；大大降低了泵浦激光进入增益光纤的耦合难度；泵浦激光输出波长稳定性，无需复杂温控。
文档编号H01S3/16GK102891426SQ20111045805
公开日2013年1月23日 申请日期2011年12月30日 优先权日2011年12月30日
发明者巩马理, 闫平, 肖起榕, 柳强, 张海涛, 黄磊, 刘欢 申请人:清华大学