用于产生2μm激光的全光纤气体拉曼激光器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设激光器技术领域，具体的设及一种用于产生2ym激光的全光纤气体拉 曼激光器。
【背景技术】
[0002] 2ym波段激光处于大气弱吸收带，同时具有人眼安全特点，广泛应用于自由空间 光通信、遥感、激光雷达、医疗和军事等领域。此外，将其作为累浦源使用还能实现3~5ym 波长激光的输出，在科研领域应用广泛。
[0003]目前，能实现2ym波长激光输出的激光器主要有传统固体激光器、半导体激光 器、量子级联激光器和稀上渗杂光纤激光器等。其中，固体激光器增益带宽较高，可W实现 2~Sym激光的输出，其效率虽然足W实现商用，但是固体激光器热透镜效应限制了功率 的进一步提升。而利用半导体激光器输出波长大于1. 8ym的激光时，俄歇复合降低了载流 子的寿命，极大限制了所产生激光效率的提升。半导体激光器的光束质量较差，在某些特定 应用场合难W满足要求。量子级联激光器连续工作时，大部分电能转化成了热，并且难W实 现高功率的单模输出。目前，渗镑和渗铁的2ym渗杂光纤激光器已经能获得具有较高功率 的输出激光，但是实屯、渗杂光纤的损伤阔值低，非线性效应强，制约了进一步提升出射激光 的功率。
[0004]气体受激拉曼散射具有增益系数高、频移大、介质选择灵活等特点，自1963年被 首次报道W来受到了广泛的关注，已经被证明是一种能产生可调谐、窄线宽、新波长激光器 的有效手段。历史上，受有效作用距离非常短的限制，在自由空间中观测气体受激拉曼散射 需要很高的累浦阔值功率，即使如此，出射的激光中仍然会产生许多其他谱线，使特定波长 激光转换效率非常低。 阳0化]为了增强光与气体的相互作用，研究人员通过空屯、毛细玻璃管和高精度法布 里-巧罗腔来实现特定波长激光的出射。但是所得激光的有效作用距离还是非常有限，转 换效率仍然很低。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种用于产生2ym激光的全光纤气体拉曼激光器，该发 明解决了空间结构光纤气体拉曼激光器累浦禪合效率低，单程空屯、光纤气体激光器累浦阔 值功率高的技术问题。
[0007] 本发明提供一种用于产生2ym激光的全光纤气体拉曼激光器，包括：用于输出可 调谐连续光纤激光的累浦源、用于防止反向传输的累浦光返回累浦源的隔离器、用于降低 激光器工作阔值的谐振腔、空屯、光子晶体光纤、用于将残余累浦光反射回空屯、光子晶体光 纤中的反馈光栅和用于分离2ym波段激光的滤波输出装置；空屯、光子晶体光纤中填充用 于通过受激拉曼散射将1ym波段累浦光频移至2ym波段信号激光的拉曼增益&气；累 浦源的输出端依序与隔离器和谐振腔的输入端光连接，空屯、光子晶体光纤光连接于谐振腔 内，谐振腔的输出端与反馈光栅光连接，反馈光栅与滤波输出装置的输入端光连接。
[000引进一步地，空屯、光子晶体光纤为负曲率空屯、光子晶体光纤。
[0009] 进一步地，累浦源输出的激光中屯、波长为1064nm。
[0010] 进一步地，谐振腔设有输入布拉格光栅和输出布拉格光栅，输入布拉格光栅的输 入端为谐振腔的输入端；输出布拉格光栅的输出端为谐振腔的输出端。
[0011] 进一步地，输入布拉格光栅是中屯、波长1907nm的高反射率宽谱光栅；输出布拉格 光栅是中屯、波长1907nm的低反射率宽谱光栅。
[0012] 进一步地，反馈光栅为对l〇64nm波长激光产生高反射率的宽谱光栅。
[0013] 进一步地，滤波输出装置包括反射布拉格光栅和其上设有多个端口的光环形器， 光环形器与反馈光栅光连接，光环形器的第二端口上设有反射布拉格光栅，2ym激光从反 射布拉格光栅透射输出，剩余的微弱累浦光被反射布拉格光栅反射，并从光环形器的第= 端口输出。
[0014] 进一步地，光环形器包括第一光环形器端口、第二光环形器端口和用于输出残余 累浦光的第=光环形器端口，第一光环形器端口与反馈光栅光连接；第二光环形器端口与 反射布拉格光栅光连接。
[0015] 本发明的技术效果：
[0016] 本发明提供用于产生2ym激光的全光纤气体拉曼激光器通过实屯、光纤与空屯、光 子晶体光纤烙接的方式实现了全光纤的紧凑结构，同时通过在空屯、光子晶体光纤两端加谐 振腔，解决了单程受激拉曼散射产生连续激光输出的高累浦阔值问题，实现了较低累浦功 率水平下2ym波段连续激光输出。此外，本发明提供的激光器输出的2ym波段激光线宽 与累浦管线宽处于同一量级，不会发生高功率下展宽现象。而且本发明提供的激光器在光 纤材料损伤阔值方面比实屯、光纤激光器大一个数量级，因而在高动率输出方面具有优势。
[0017] 具体请参考根据本发明的用于产生2ym激光的全光纤气体拉曼激光器提出的各 种实施例的如下描述，将使得本发明的上述和其他方面显而易见。
【附图说明】
[0018] 图1是本发明用于产生2ym激光的全光纤气体拉曼激光器优选实施例的结构示 意图。
[0019] 图例说明：
[0020] 1、累浦源；2、隔离器；3、输入布拉格光栅；4、输入端烙接点；5、空屯、光子晶体光 纤；6、输出端烙接点；7、输出布拉格光栅；8、反馈光栅；9、光环形器；91、第一光环形器端 口；92、第二光环形器端口；93、第=光环形器端口；10、反射布拉格光栅。
【具体实施方式】
[0021] 构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实 施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
[0022] 目前，可实现2ym波段较高功率连续激光输出的激光器主要为稀±渗杂实屯、光 纤激光器，运种激光器在高功率工作时，由于实屯、光纤中的非线性效应，其线宽会被大大展 宽。而本发明提供的激光器中，2ym波段信号激光线宽与1ym波段累浦激光线宽处于同一 量级，不会发生大功率条件下线宽展宽问题。
[0023] 另外，实屯、光纤激光器的极限功率主要受限于非线性效应W及光纤材料损伤；理 论分析表明，光纤气体激光器在非线性效应产生阔值W及光纤材料损伤阔值方面均比实屯、 光纤激光器大一个数量级，因而更具有高功率输出的优势。
[0024] 参见图1，本发明提供的用于产生2ym激光的全光纤气体拉曼激光器，包括：用于 输出可调谐连续光纤激光的累浦源1、用于防止反向传输的累浦光返回累浦源1的隔离器 2、用于降低激光器工作阔值的谐振腔、空屯、光子晶体光纤5、用于将残余累浦光反射回空屯、 光子晶体光纤5中的反馈光栅8和用于分离2ym波段激光的滤波输出装置；空屯、光子晶体 光纤5中填充用于通过受激拉曼散射将1ym波段累浦光频移至2ym波段信号激光的拉曼 增益&气；累浦源1的输出端依序与隔离器2和谐振腔的输入端光连接，空屯、光子晶体光 纤5光连接于谐振腔内，谐振腔的输出端与反馈光栅8光连接，反馈光栅8与滤波输出装置 的输入端光连接。
[00巧]本发明提供的激光器通过在空屯、光子晶体光纤5中填充的&气体与1ym波段的 连续累浦激光发生受激拉曼散射作用，实现了可调谐2ym连续激光输出，该激光器为全光 纤结构，较为紧凑，便于携带。
[00%] &气体的拉曼散射截面较大，比大多数气体介质的拉曼增益高，通过研究发现，将 其填充至空屯、光子晶体光纤5中，使得输出2ym波段激光时，仅需对应波长为1ym左右的 累浦激光即可。1ym波段范围内的激光累浦源1在市场上较为常见，有效降低了本发明提 供激光器的成本。
[0027] 空屯、光子晶体光纤5可W有效地将累浦光约束在微米量级的纤忍中，大大提高了 累浦光与拉曼增益&气体的有效作用距离。所用填充拉曼增益H2气体的空屯、光子晶体光 纤5对1ym波段的累浦激光的传输损耗约为0. 12地/m,对2ym波段信号激光的传输损耗 约为0. 35地/m,对其他波段传输损耗则较高，有效抑制了其它波长拉曼信号的产生，大大提 高了 2ym波段信号激光的转化效率。
[0028] 另一方面，单程光纤气体拉曼激光器累浦阔值功率较高。而且在连续工作条件下， 高功率累浦会给空屯、光子晶体光纤5带来一定的损伤。在单程光纤气体激光器的基础上添 加谐振腔成功解决了运一问题。
[0029] 优选的，累浦源1输出的激光中屯、波长为1064nm。当选用的累浦源线宽很窄时，输 出的2ym波段激光信号的线宽也很窄。目前，可实现2ym波段较高功率连续激光输出的 激光器主要为稀±渗杂实屯、光纤激光器，运种激光器在高功率条件下工作时，由于实屯、光 纤中的非线性效应，其线宽会被大大展宽。而本发明提供的激光器中，2ym波段信号激光的 线宽与累浦源线宽处于同一量级而不会被展宽。2ym波段激光信号在由宽谱光纤