br>[0016]如图1所示，本实用新型实施例设有第I外腔半导体激光器1、第2外腔半导体激光器6、第I前保偏隔离器2、第I后保偏隔离器5、第2前保偏隔离器7、第2后保偏隔离器
10、第I相位调制器3、第2相位调制器8、掺镱光纤放大器13、铒镱共掺光纤放大器14、准直聚焦透镜11、光参量放大器12 ;所述第I外腔半导体激光器1、第I相位调制器3、掺镱光纤放大器13依次摆放；所述第2外腔半导体激光器6、第2相位调制器8、铒镱共掺光纤放大器14依次摆放；所述掺镱光纤放大器13和铒镱共掺光纤放大器14均采用975nm激光源LD经第I保偏合束器4或第2保偏合束器9后注入作为泵浦源；所述准直聚焦透镜11连接第I后保偏隔离器5和第2后保偏隔离器10输出端，准直聚焦透镜11的输出端接光参量放大器12输入端，光参量放大器12作为中红外激光源，输出中红外激光。
[0017]本实用新型实施例采用窄线宽输出，波长1060nm左右，波长可调谐范围50_100nm的外腔半导体激光器I作为掺镱光纤放大器的种子光源，其输出经保偏隔离器2和相位调制3后高效地注入光纤放大器中；采用窄线宽输出，波长1550nm左右，波长可调谐范围50?10nm的外腔半导体激光器6作为铒镱共掺光纤放大器的种子光源，其输出经保偏隔离器7和相位调制8后高效地注入光纤放大器中。所述外腔半导体激光器I和6的中心波长通过单独的控制器设置，并且通过信号发生器加载高频载波，利用半导体激光器电参数对波长的影响也即波长调制技术进行快速调谐。所述保偏隔离器2和7的作用是用于抑制窄线宽光纤放大器中受激布里渊散射等非线性光学效应的影响。
[0018]所述掺镱光纤放大器所用光纤为双包层保偏掺Yb3+增益光纤。所述铒镱共掺光纤放大器所用光纤为双包层保偏Er3+，Yb3+共掺增益光纤，光纤放大器的功能为提高输出功率的同时而不明显改变光谱特性，维持窄线宽输出特点，光纤放大器的级数不限于一级放大，可以为多级放大。
[0019]所述光纤放大器均采用975nm半导体激光器作为泵浦源，泵浦光经保偏合束器5或10注入光纤，光纤放大器输入、输出端均设置保偏隔离器。所述掺Yb3+光纤放大器所使用的隔离器5具有宽通过特性，保证1.06 μπι附近宽带激光可以低损耗通过，同时可以适当抑制种子光谱以外的自发辐射光的能力，所述铒镱共掺保偏双包层光纤放大器选用的保偏隔离器10同样具有宽通过特性，保证1.55 μπι附近宽带激光可以低损耗通过，同时可以抑制1.06 μπι附近自发辐射光的能力，防止放大器中强的Yb3+离子自发辐射形成激光振荡，消耗能量，损坏器件。
[0020]所述种子光源经过一级或多级光纤放大器放大，放大以后的种子光在偏振方向、光束质量上基本没变，但是能量得到逐级放大，最后获得高能量、单频、线偏振光输出，以保证最后中红外激光源输出的大功率，所述掺镱光纤放大器和铒镱共参光纤放大器的输出分别作为光参量放大器的泵浦光和信号光。
[0021]本实用新型实施例设有准直聚焦透镜11，通过自由空间耦合的方式将两个光纤放大器输出的线偏振单频泵浦光和信号光进行高质量的准直，在准直过程中对信号光和泵浦光的偏振态进行有效控制，使其具有相近的空间特性，保证良好的偏振匹配。。通过简单的偏振不敏感合光元件，将两束激光变成空间上重叠，光束传播特性相近的同一束光，通过同一个消色差聚焦透镜，注入光参量放大器中。所述准直聚焦透镜可直接采用红外透过率高的YAG或者氟化物玻璃消色差透镜，透镜镀制宽带减反射膜。
[0022]本实用新型实施例采用光参量放大器实现中红外激光源输出，所述光参量放大器通过周期极化晶体MgO:PPLN实现，晶体尺寸2mmX 1mmX 50mm。所述周期极化MgO:PPLN晶体采用种子(信号光或者闲频光)注入的方式可以获得稳定窄线宽的输出，通过周期极化晶体准相位匹配实现中红外激光源输出。根据光参量产生原理，通过调谐泵浦光、移动非线性晶体周期、改变晶体工作温度等都能实现信号光和闲频光的调谐输出，本实用新型实施例从稳定性和可靠性方面考虑，采用泵浦调谐的方案，光参量放大器输出波长的改变通过信号光和泵浦光的改变实现。所述参量放大器的信号光为1550nm附近窄线宽线偏振宽带可调谐的光纤放大器，所述参量放大器的泵浦光是1060nm附近窄线宽线偏振宽带可调谐的光纤放大器。固定MgO:PPLN晶体极化周期和工作温度时，同时分别改变两个外腔半导体放大器的工作波长，控制泵浦光用掺镱光纤放大器和信号光用铒镱共参光纤放大器输出波长的改变，实现参量放大器的调谐。在调谐过程中，两个外腔半导体激光器的工作波长组合由MgO:PPLN晶体最佳准相位匹配决定，保证光参量放大器始终工作在增益峰附近，实现3?5 μπι波段大功率宽带可调谐窄线宽中红外激光源输出。在结合光参量放大器非线性晶体MgO:PPLN晶体的工作温度，移动晶体周期甚至跟换其它晶体材料的情况下，可以实现更宽范围的调谐窄线宽中红外激光输出。
[0023]本实用新型实施例将发射波长在1060nm左右，可调谐范围50?10nm的窄线宽外腔半导体激光器作为掺镱光纤放大器的种子光源；将发射波长在1550nm附近，可调谐范围50?10nm的窄线宽外腔半导体激光器作为铒镱共参光纤放大器的种子光源，经过一级或多级双包层光纤放大分别实现I μπι和1.5 μπι附近的高能量、单频、线偏振激光输出，分别作为光参量放大器的泵浦光源和信号光源，经准直聚焦后注入周期极化MgO:PPLN晶体，通过周期极化晶体准相位匹配实现3?5 μπι波段窄线宽中红外激光输出，通过泵浦光用光纤放大器和信号光用光纤放大器种子光源波长的改变，实现大功率宽带可调谐窄线宽中红外激光源输出。
【主权项】
1.一种宽带可调谐窄线宽中红外激光源，其特征在于设有第I外腔半导体激光器、第2外腔半导体激光器、第I前保偏隔离器、第I后保偏隔离器、第2前保偏隔离器、第2后保偏隔离器、第I相位调制器、第2相位调制器、掺镱光纤放大器、铒镱共掺光纤放大器、准直聚焦透镜、光参量放大器； 所述第I外腔半导体激光器、第I相位调制器、掺镱光纤放大器依次摆放；所述第2外腔半导体激光器、第2相位调制器、铒镱共掺光纤放大器依次摆放；所述掺镱光纤放大器和铒镱共掺光纤放大器均采用975nm激光源LD经第I保偏合束器或第2保偏合束器后注入作为泵浦源；所述准直聚焦透镜连接第I后保偏隔离器和第2后保偏隔离器输出端，准直聚焦透镜的输出端接光参量放大器输入端，光参量放大器作为中红外激光源，输出中红外激光。
2.如权利要求1所述一种宽带可调谐窄线宽中红外激光源，其特征在于所述掺镱光纤放大器所用光纤为双包层保偏掺Yb3+增益光纤。
3.如权利要求1所述一种宽带可调谐窄线宽中红外激光源，其特征在于所述铒镱共掺光纤放大器所用光纤为双包层保偏Er3+，Yb3+共掺增益光纤。
4.如权利要求1所述一种宽带可调谐窄线宽中红外激光源，其特征在于所述掺镱光纤放大器采用多级。
5.如权利要求1所述一种宽带可调谐窄线宽中红外激光源，其特征在于所述铒镱共掺光纤放大器采用多级。
6.如权利要求1所述一种宽带可调谐窄线宽中红外激光源，其特征在于所述光参量放大器采用周期极化晶体MgO:PPLN，晶体尺寸为2mmX 1mmX 50mmo
【专利摘要】一种宽带可调谐窄线宽中红外激光源，涉及中红外激光源。设有2个外腔半导体激光器、第1前保偏隔离器、第1后保偏隔离器、第2前保偏隔离器、第2后保偏隔离器、2个相位调制器、掺镱光纤放大器、铒镱共掺光纤放大器、准直聚焦透镜、光参量放大器；第1外腔半导体激光器、第1相位调制器、掺镱光纤放大器依次摆放；第2外腔半导体激光器、第2相位调制器、铒镱共掺光纤放大器依次摆放；掺镱光纤放大器和铒镱共掺光纤放大器均采用975nm激光源LD经第1保偏合束器或第2保偏合束器后注入作为泵浦源；准直聚焦透镜连接第1后保偏隔离器和第2后保偏隔离器输出端，准直聚焦透镜的输出端经光参量放大器输出中红外激光。
【IPC分类】H01S3-0941, H01S3-108, H01S3-067, H01S3-16
【公开号】CN204577834
【申请号】CN201520341544
【发明人】贾富强, 刘沛, 陈浩
【申请人】厦门大学
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年5月25日