双波长调q脉冲光纤激光器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及中红外激光技术领域，特别是涉及一种双波长调Q脉冲光纤激光器。
【背景技术】
[0002]波长范围为3?5 μπι的中红外脉冲激光源在国防(如:红外定向干扰)、生物医疗(如:微创手术)、特殊材料加工(如:玻璃、陶瓷、有机聚合物等)、大气光通信等领域具有重要的应用前景。光纤激光器具有亮度高、峰值功率高、可调谐、激光阈值低、输出光束质量好、转换效率高、以及高“表面积/体积”比、柔韧性与灵活性好、易于集成等显著优点，因此发展3?5 μπι的中红外脉冲光纤激光器具有重要的科学意义和应用价值。
[0003]目前实现脉冲光纤激光输出的方式主要有三种:(I)增益调制；(2)调Q(包含主动调Q与被动调Q) ; (3)锁模(包含主动锁模与被动锁模)。增益调制方式是通过脉冲泵浦的方式对激光跃迀上能级的粒子数进行周期性调制，实现激光的脉冲输出，但是该方式需要对泵浦激光器进行脉冲调制，容易损坏泵浦激光器和光纤端面，因此在实际应用中并不推荐。调Q方式通常用于实现ns及μ s量级的脉冲激光，而锁模方式则通常用于实现ps乃至fs量级的超短脉冲激光，其中，主动调Q或主动锁模方式需要复杂的外部驱动调制器件(如:声光调制器、电光调制等)，而被动调Q或被动锁模方式往往采用结构更加简单、紧凑且成本较为低廉的可饱和吸收器件实现，因此调Q和锁模方式中的被动调Q和被动锁模方式、更加受到人们的青睐。
[0004]目前，由于受限于传统泵浦方式下，红外增益光纤较短的辐射波长，以及受限于缺少合适的高性能长波长中红外可饱和吸收器件，因此现有的中红外脉冲光纤激光器的工作波长限制在2.8?3.0 μπι范围内。虽然现有技术提出通过主动调Q和主动锁模来导引增益调制的方式可以实现波长超过3 μ m的中红外脉冲光纤激光输出，但该方式是属于主动调制方式的范畴，并且其工作波长也仅仅超过3 μπι几十nm，因此在实际中很少应用。
【发明内容】
[0005]本发明主要解决的技术问题是提供一种双波长泵浦调Q脉冲光纤激光器，能够解决传统光纤激光器采用单一波长泵浦源难以产生波长大于3 μπι的激光的问题。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是:提供一种双波长泵浦调Q脉冲光纤激光器，包括第一激光泵浦源、第二激光泵浦源以及顺序连接的光合束器、二色镜、耦合透镜、双包层掺Er3+ZBLAN光纤、第一准直透镜、聚焦透镜、等效可饱和吸收体、第二准直透镜和高反射镜，所述第一激光泵浦源和所述第二激光泵浦源均连接所述光合束器；所述第一激光泵浦源向所述光合束器输出第一泵浦光，所述第二激光泵浦源向所述光合束器输出波长不同于所述第一泵浦光的第二泵浦光，所述光合束器将所述第一泵浦光和所述第二泵浦光合成为单束泵浦光，所述单束泵浦光经过所述二色镜高透后，再由所述耦合透镜耦合到所述双包层掺Er3+ZBLAN光纤的内包层中，所述双包层掺Er3+ZBLAN光纤从尾端向所述第一准直透镜输出激光，所述第一准直透镜对激光准直后得到平行光，所述平行光由所述聚焦透镜聚焦到所述等效可饱和吸收体，所述等效可饱和吸收体透射所述平行光得到透射光，所述透射光经过所述第二准直透镜准直后垂直射入并通过所述高反射镜；其中，所述高反射镜的反射波长为3?5 μ m，所述高反射镜与所述双包层掺Er3+ZBLAN光纤的前端面构成激光谐振腔，且在所述双包层掺Er3+ZBLAN光纤中，Er3+离子的能级跃迀对应3.2?3.9 μ m波长的跃迀福射，以实现输出波长大于3 μ m的高功率脉冲激光。
[0007]优选地，所述第一泵浦光的波长范围为970?980nm，所述第二泵浦光的波长范围为 1900 ?2000nm。
[0008]优选地，所述等效可饱和吸收体为Fe:2+ZnSe晶体。
[0009]优选地，所述高反射镜为镀金反射镜。
[0010]区别于现有技术的情况，本发明的有益效果是:
[0011]一、显著提高了光纤激光器的效率和输出功率，从而达到高效、稳定地输出3.2?3.9 μπι高功率激光脉冲的目的，有效地解决了传统光纤激光器采用单一波长泵浦源难以产生波长大于3 μ??的激光的问题。
[0012]二、有效解决了传统可饱和吸收体难以在中红外长波段实现可饱和吸收的问题，为长波长脉冲光纤激光的实现奠定了技术基础。
[0013]三、通过使用两种不同波长的激光同时泵浦掺杂稀土离子光纤，有效地克服了斯托克斯效应的限制，有利于高效率地实现高功率泵浦光脉冲输出。
[0014]四、整体结构集成度高，可移植性好，有利于实际应用。
【附图说明】
[0015]图1是本发明实施例双波长调Q脉冲光纤激光器的结构示意图。
[0016]图2是本发明实施例双波长调Q脉冲光纤激光器的双包层掺Er3+ZBLAN光纤中Er3+离子的部分能级图。
【具体实施方式】
[0017]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0018]参见图1，是本发明实施例双波长调Q脉冲光纤激光器的结构示意图。本实施例的双波长调Q脉冲光纤激光器包括第一激光泵浦源1、第二激光泵浦源2以及顺序连接的光合束器3、二色镜4、耦合透镜5、双包层掺Er3+ZBLAN光纤6、第一准直透镜7、聚焦透镜8、等效可饱和吸收体9、第二准直透镜10和高反射镜11。第一激光泵浦源I和第二激光泵浦源2均连接光合束器3。
[0019]第一激光泵浦源I向光合束器3输出第一泵浦光，第二激光泵浦源2向光合束器3输出波长不同于第一泵浦光的第二泵浦光，光合束器3将第一泵浦光和第二泵浦光合成为单束泵浦光，单束泵浦光经过二色镜4高透后，再由耦合透镜5耦合到双包层掺Er