拉曼光纤放大器的制作方法

本发明涉及一种拉曼光纤放大器。

背景技术

目前，560nm的黄绿激光在许多基于荧光的成像技术(例如光学分辨率光声显微镜(orpam)，受激发射损耗显微镜等)，半导体表征和生物化学分析领域有着极其重要的应用。近年来，利用掺镱光纤中受激拉曼散射(srs)和二次谐波的产生(shg)效应，获得该波长的激光输出，已被证明是一条重要的技术途径。但是，由于元器件的插入损耗和拉曼放大器光纤中的有害非线性效应的存在，仅仅使用传统的拉曼放大器虽然其在目标波长上具有很大的灵活性，但是将高功率的黄绿光耦合进光纤中，就需要引入高精确的光学准直器件，同时由于光诱导损伤的存在，引发了系统可靠性问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种拉曼光纤放大器，它不仅能够提高拉曼转换效率，有效抑制有害非线性效应，而且保证了其可靠性。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种拉曼光纤放大器，它包括：

激光器，所述激光器用于产生第一种子光；

用于对激光器产生的第一种子光进行至少一次预放大形成预放大后第一种子光的预放大组件；

窄线宽激光器，所述窄线宽激光器用于产生第二种子光；

用于将第二种子光和预放大后第一种子光合束成合成光的合束器件；

泵浦光源，用于产生泵浦光；

用于将泵浦光耦合进入增益光纤包层的泵浦合束器；

用于将合成光中的第一种子光放大并使其发生拉曼频移和用于将合成光中的第二种子光进行放大，最终输出高功率激光的增益光纤；

用于对输出的高功率激光进行准直形成准直后激光的准直镜；

用于对准直后激光进行倍频处理形成倍频激光的倍频器件；

用于分离倍频激光中的残余信号光并最终输出所需激光的残余信号光分离器件组。

进一步提供了一种预放大组件的具体结构，所述预放大组件包括至少一个预放大器件，所述预放大器件包括光纤放大器和耦合器，所述光纤放大器的输出端与耦合器的输入端相连，所述耦合器用于监测经过光纤放大器预放大后的第一种子光的功率，并防止预放大后的第一种子光向后传播。

进一步，所述预放大器件设置有两级，分别为第一预放大器件和第二预放大器件，所述第一预放大器件包括第一光纤放大器和第一耦合器，所述第二预放大器件包括第二光纤放大器和第二耦合器，所述第一光纤放大器的输入端与所述激光器的输出端相连，所述第一耦合器的输入端与所述第一光纤放大器的输出端相连，所述第一耦合器的一输出端与所述第二光纤放大器的输入端相连，所述第二耦合器的输入端与所述第二光纤放大器的输出端相连，所述第二耦合器的一输出端与合束器件的一输入端相连。

进一步，所述合束器件的一输入端与预放大组件的输出端相连，所述合束器件的另一输入端与所述窄线宽激光器经隔离器的输出端相连，所述合束器件的输出端与所述泵浦合束器的输入端相连。

进一步，所述合束器件为波分复用器。

进一步，所述泵浦合束器的泵浦光输入端与所述泵浦光源的输出端相连，所述泵浦合束器的合束输出端与增益光纤的输入端相连。

进一步为了能够剥离包层中未被吸收的泵浦光，所述增益光纤的输出端熔接有保偏光纤，并且保偏光纤和增益光纤的熔接点涂覆有高折胶。

进一步为了能够校准倍频处理过程中产生的二次谐波，所述倍频器件的入射端与准直镜之间的光学线路上和/或所述倍频器件的出射端与残余信号光分离器件组的入射端之间的光学线路上设置有用于校准倍频处理过程中产生的二次谐波的平凸透镜。

进一步为了对准直后激光进行校准，保证其相位匹配，所述准直镜和靠近所述倍频器件的入射端的平凸透镜之间的光学线路上设置有半波片。

进一步，所述残余信号光分离器件组包括第一二向色镜和第二二向色镜，所述第一二向色镜用于入射倍频器件形成的倍频激光并出射经过一次分离的激光，所述第二二向色镜用于入射经过一次分离的激光并出射经过二次分离后最终形成的所需激光。

采用了上述技术方案后，本发明提出拉曼光纤放大器技术方案，通过倍频拉曼位移光纤系统的输出激光，采用窄线宽的连续信号光作为srs的信号光，不但可以解决现有技术中需要引入高精确的光学准直器件的问题，还可以解决由于光诱导损伤的存在，引发了系统可靠性问题，另外，还可以获得高的拉曼转换效率。

附图说明

图1为本发明的拉曼光纤放大器的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，一种拉曼光纤放大器，它包括：

激光器1，所述激光器1用于产生第一种子光；所述激光器1具体为半导体激光器；

用于对激光器1产生的第一种子光进行至少一次预放大形成预放大后第一种子光的预放大组件；

窄线宽激光器6，所述窄线宽激光器6用于产生第二种子光；

用于将第二种子光和预放大后第一种子光合束成合成光的合束器件7；

泵浦光源8，用于产生泵浦光；泵浦光源8具体为多模激光二极管，其产生的泵浦光的波长为976nm；

用于将泵浦光耦合进入增益光纤包层的泵浦合束器9；泵浦合束器9具体为多模泵浦合束器；

用于将合成光中的第一种子光放大并使其发生拉曼频移和用于将合成光中的第二种子光进行放大，最终输出高功率激光的增益光纤；所述增益光纤具体为单模掺镱光纤，其长度为6m；

用于对输出的高功率激光进行准直形成准直后激光的准直镜10；准直镜10具体为涂有抗反射膜的非球面透镜；

用于对准直后激光进行倍频处理形成倍频激光的倍频器件12；倍频器件12具体为20mm长的周期性极化钽酸锂(pplt)晶体；

用于分离倍频激光中的残余信号光并最终输出所需激光的残余信号光分离器件组。

如图1所示，所述预放大组件包括至少一个预放大器件，所述预放大器件包括光纤放大器和耦合器，光纤放大器具体为掺镱光纤放大器，所述光纤放大器的输出端与耦合器的输入端相连，所述耦合器用于监测经过光纤放大器预放大后的第一种子光的功率，并防止预放大后的第一种子光向后传播。具体地，所述预放大器件设置有两级，分别为第一预放大器件和第二预放大器件，所述第一预放大器件包括第一光纤放大器2和第一耦合器3，所述第二预放大器件包括第二光纤放大器4和第二耦合器5，所述第一光纤放大器2的输入端与所述激光器1的输出端相连，所述第一耦合器3的输入端与所述第一光纤放大器2的输出端相连，所述第一耦合器3的一输出端与所述第二光纤放大器4的输入端相连，所述第二耦合器5的输入端与所述第二光纤放大器4的输出端相连，所述第二耦合器5的一输出端与合束器件的一输入端相连。

如图1所示，所述合束器件7的一输入端与最末级的预放大器件中的第二耦合器5的输出端相连，所述合束器件7的另一输入端与所述窄线宽激光器6经隔离器的输出端相连，所述合束器件7的输出端与所述泵浦合束器9的输入端相连；

如图1所示，所述合束器件为波分复用器，但是不限于此。

如图1所示，所述泵浦合束器9的泵浦光输入端与所述泵浦光源8的输出端相连，所述泵浦合束器9的合束输出端与增益光纤的输入端相连。

为了能够剥离包层中未被吸收的泵浦光，所述增益光纤的输出端熔接有保偏光纤，并且保偏光纤和增益光纤的熔接点涂覆有高折胶；具体地，保偏光纤的长度为0.8m。

如图1所示，所述倍频器件12的入射端与准直镜10之间的光学线路上以及所述倍频器件12的出射端与残余信号光分离器件组的入射端之间的光学线路上设置有用于校准倍频处理过程中产生的二次谐波的平凸透镜；其中，所述倍频器件12的入射端与准直镜10之间的光学线路的平凸透镜为第一平凸透镜13，所述倍频器件12的出射端与残余信号光分离器件组的入射端之间的光学线路上的平凸透镜为第二平凸透镜14。

为了对准直后激光进行校准，保证其相位匹配，如图1所示，所述准直镜10和靠近所述倍频器件12的入射端的平凸透镜之间的光学线路上设置有半波片11。

如图1所示，所述残余信号光分离器件组包括第一二向色镜15和第二二向色镜16，所述第一二向色镜15用于入射倍频器件12形成的倍频激光并出射经过一次分离的激光，所述第二二向色镜16用于入射经过一次分离的激光并出射经过二次分离后最终形成的所需激光。

在本实施例中，激光器1发出的第一种子光的波长为1064nm，窄线宽激光器6产生的第二种子光的波长为1120nm，最后形成的所需激光的波长为560nm。

本发明的工作原理如下：

激光器1发出的第一种子光经第一光纤放大器2、第二光纤放大器4进行预放大，在每个光纤放大器之后，都熔接有带有隔离功能的耦合器，分别对应为第一耦合器3，第二耦合器5，耦合器用于监测第一种子光功率，并防止放大的信号光向后传播。在拉曼放大之前，窄线宽激光器6经过隔离器再经波分复用器7与经过两级预放大的第一种子脉冲信号光合成一束，拉曼放大系统使用6m长的单模掺镱光纤，泵浦光源8经泵浦合束器9进行包层泵浦。在单模掺镱光纤的输出端熔接有一段0.8m的保偏光纤，其熔接点涂覆高折胶，以剥离包层中未被吸收的泵浦光。1120nm激光由保偏光纤的输出，经涂有抗反射模的非球面透镜进行准直后，使用倍频器件12对输出的激光进行倍频。使用半波片11将输出的线性偏振光进行校准，以保证相位匹配，使用第一平凸透镜13和第二平凸透镜14来校准所产生的二次谐波，随后使用第一二向色镜15和第二二向色镜子16与残余信号光分离，最后获得560nm激光输出。

以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。