一种光纤光栅作为输出腔镜的块状固体激光器的制造方法
【专利摘要】本实用新型的光纤光栅作为输出腔镜的块状固体激光器，由从输入端到输出端依次设置的泵浦半导体激光器1、耦合光学系统2、块状固体工作物质3、模式匹配透镜4、光纤光栅5组成；泵浦半导体激光器1发出的光经耦合光学系统2聚焦到块状固体工作物质3；块状固体工作物质3其左端面镀制泵浦半导体激光器1发射波长高透而块状固体工作物质3发射波长高反的介质膜，构成该块状固体激光器的全反镜；模式匹配透镜4，用于实现块状固体工作物质3和光纤光栅5之间的模式匹配；光纤光栅5作为输出腔镜。该激光器通过光纤光栅作为块状固体激光器的输出腔镜，解决了块状固体激光器光纤耦合输出、高增益谱线抑制、窄线宽输出和结构简单无法兼得的问题。
【专利说明】
一种光纤光栅作为输出腔镜的块状固体激光器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及光电器件领域，具体涉及一种固体激光器。
【【背景技术】】
[0002]激光器自实用新型以来，以其良好干涉性、单色性、方向性等优点得到了广泛的研究和应用。块状固体激光器输出腔镜一般为平平、平凹或平凸镜片。输出的激光耦合进入单模光纤后，由于耦合效率低，往往损耗>50%甚至更多的功率或能量。为了获得低增益的激光输出，需要在输出腔镜上设计并镀制复杂的膜层来抑制高增益激光的运转。虽然光纤激光器可以直接光纤耦合输出，但输出谱线较宽;而为了获得窄线宽激光输出，需要在腔内加入标准具、双折射滤光片等选频光学元件，有时还需要使用环形腔抑制空间烧孔效应，结构复杂。光纤激光器为获得低增益激光谱线需要低温甚至使用液氮冷却，系统复杂。光纤激光器为了获得窄线宽、低增益激光输出，一般采用种子源放大的方法，因此光纤耦合输出、抑制高增益谱线、窄线宽输出技术成为成为目前激光领域研究的热点。
【【实用新型内容】】
[0003]为了解决块状固体激光器光纤耦合输出、高增益谱线抑制、窄线宽输出和结构简单无法兼得的问题，本实用新型提供一种采用光纤光栅作为输出腔镜的块状固体激光器。
[0004]本实用新型采用如下技术方案，构造块状固体激光器，由从输入端到输出端依次设置的栗浦半导体激光器1、耦合光学系统2、块状固体工作物质3、模式匹配透镜4、光纤光栅5组成；
[0005]栗浦半导体激光器I发出的光经耦合光学系统2聚焦到块状固体工作物质3;
[0006]块状固体工作物质3其左端面镀制栗浦半导体激光器(I)发射波长高透而块状固体工作物质(3)发射波长高反的介质膜，构成该块状固体激光器的全反镜；
[0007]模式匹配透镜4，用于实现块状固体工作物质3和光纤光栅5之间的模式匹配；
[0008]光纤光栅5作为输出腔镜。
[0009]优选的，所述光纤光栅5是单模单包层或单模双包层光纤，光纤的纤芯上刻写具有块状固体工作物质3发射波长的布拉格光纤光栅。
[0010]优选的，所述光纤光栅5的反射率根据块状固体工作物质3发射波长选取在60%到98%之间，3dB反射带宽小于0.2nm。
[0011]优选的，所述光纤光栅5两端为8度楔角。
[0012]优选的，所述的栗浦半导体激光器I工作波长是660nm或793nm或808nm或880nm或980nm。
[0013]优选的，所述耦合光学系统2可以是光纤或球面透镜或非球面透镜或棱镜，实现栗浦光和激光腔模之间的匹配。
[0014]优选的，所述块状固体工作物质3是掺杂了稀土离子的晶体材料或玻璃材料。
[0015]优选的，所述块状固体工作物质3右端面镀制块状固体工作物质3发射波长的减反膜。
[0016]优选的，所述模式匹配透镜4两端面镀制块状固体工作物质3发射波长的减反膜。
[0017]优选的，所述模式匹配透镜4是非球面透镜或球面透镜或定折射率透镜或渐变折射率透镜。
[0018]本实用新型的有益技术效果是:本实用新型通过光纤光栅作为块状固体激光器的输出腔镜，解决了块状固体激光器光纤耦合输出、高增益谱线抑制、窄线宽输出和结构简单无法兼得的问题;实现了块状固体激光器发射谱范围内的直接单模光纤耦合输出、低增益谱线输出、窄线宽激光输出。该激光器制作难度低、结构简单、工作性能稳定，可广泛应用于光纤放大器的种子源、非线性变频、光纤陀螺、光纤传感等领域。
【【附图说明】】
[0019]图1实施例一中的光纤光栅作为输出腔镜的块状固体激光器的结构组成示意图。【【具体实施方式】】
[0020]为了使本专利的技术方案和技术效果更加清楚，下面结合附图和实施例对本专利的【具体实施方式】进行详细描述。
[0021]实施例一:
[0022]如图1，本实施例中的光纤光栅作为输出腔镜的块状固体激光器，包括从输入端到输出端依次设置的栗浦半导体激光器1、耦合光学系统2、块状固体工作物质3、模式匹配透镜4、光纤光栅5。栗浦半导体激光器I发出的光经耦合光学系统2聚焦到块状固体工作物质3。
[0023]栗浦半导体激光器I工作波长是808nm。
[0024]耦合光学系统2可以是非球面透镜，用于实现栗浦光和激光腔模(激光腔模指激光振荡后形成的稳定的模式)之间的匹配。
[0025]块状固体工作物质3是掺杂了稀土离子的晶体材料或玻璃材料，为该块状固体激光器的增益介质，如Nd: YV04晶体材料，左端面镀制808nm波长高透而914nm低增益发射波长高反的介质膜构成固体激光器的全反镜。右端面镀制914nm波长的减反膜，该减反膜可以减小腔内损耗。
[0026]模式匹配透镜4是定折射率透镜(简称C-Lens)。实现块状固体工作物质3和光纤光栅5之间的模式匹配。模式匹配透镜4两端面镀制914nm波长的减反膜，该减反膜可以减小腔内损耗。
[0027]光纤光栅5是单模单包层光纤或单模双包层光纤，光纤的纤芯上刻写914nm波长的布拉格光纤光栅，构成激光器的输出腔镜。布拉格光纤光栅反射率为98%，3dB反射带宽0.lnm。光纤光栅5两端为8度楔角，即成8度角切割，可以抑制自激振荡的激光端面反射。光纤光栅5直接作为激光器腔镜，其结构为光纤结构，一部分光经过光纤光栅反射，另一部分光经光纤光栅親合输出，实现了 914nm直接单模光纤親合输出。
[0028]本实施例中的块状固体激光器，因光纤布拉格光栅的特点，对低增益谱线具有高的反射率，而对于其它较高增益谱线完全透过，而引起损耗，起到抑制的作用，所以能实现低增益谱线输出；并且光纤光栅的反射率带宽可以制作的很窄，3dB带宽可以小于0.2nm，因此能实现窄线宽激光输出。
[0029]实施例二:
[0030]本实施例中的光纤光栅作为输出腔镜的块状固体激光器，结构和实施例一中的相同。
[0031 ]栗浦半导体激光器I工作波长是880nm。
[0032]耦合光学系统2，是球面透镜，用来实现栗浦光和激光腔模之间的匹配。
[0033]块状固体工作物质3，是Nd:YV04晶体材料，左端面镀制880nm波长高透而1064nm高增益发射波长高反的介质膜构成固体激光器的全反镜。右端面镀制1064nm波长的减反膜，减小腔内损耗。
[0034]模式匹配透镜4，是渐变折射率透镜(简称:G-Lens)。实现块状固体工作物质3和光纤光栅5之间的模式匹配。模式匹配透镜4两端面镀制1064nm波长的减反膜，减小腔内损耗。
[0035]光纤光栅5是单模单包层光纤，光纤的纤芯上刻写1064nm波长的布拉格光纤光栅，构成激光器的输出腔镜。布拉格光纤光栅反射率为90%，3dB反射带宽0.lnm。光纤光栅5两端为8度楔角，即成8度角切割，抑制自激振荡的激光端面反射。
[0036]实施例三:
[0037]本实施例中的光纤光栅作为输出腔镜的块状固体激光器，结构和实施例一中的相同。
[0038]栗浦半导体激光器I工作波长是808nm。
[0039]耦合光学系统2可以是光纤或棱镜实现栗浦光和激光腔模之间的匹配。
[0040]块状固体工作物质3是Nd:YAG晶体材料，左端面镀制808nm波长高透而1112nm低增益发射波长高反的介质膜构成固体激光器的全反镜。右端面镀制1112nm波长的减反膜，减小腔内损耗。
[0041]模式匹配透镜4是定折射率透镜，实现块状固体工作物质和光纤光栅之间的模式匹配。模式匹配透镜两端面镀制1112nm波长的减反膜，减小腔内损耗。
[0042]光纤光栅5是单模单包层光纤，光纤的纤芯上刻写1112nm波长的布拉格光纤光栅，构成激光器的输出腔镜。布拉格光纤光栅反射率为96%，3dB反射带宽0.lnm。光纤光栅两端为8度楔角，即成8度角切割，抑制自激振荡的激光端面反射。
[0043]以上所述仅为本专利的优选实施例而已，并不用于限制本专利，对于本领域的技术人员来说，本专利可以有各种更改和变化。凡在本专利的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利的保护范围之内。
【主权项】
1.一种光纤光栅作为输出腔镜的块状固体激光器，由从输入端到输出端依次设置的栗浦半导体激光器(I)、耦合光学系统(2)、块状固体工作物质(3)、模式匹配透镜(4)、光纤光栅(5)组成;其特征在于: 栗浦半导体激光器(I)发出的光经耦合光学系统(2)聚焦到块状固体工作物质(3); 块状固体工作物质(3)其左端面镀制栗浦半导体激光器(I)发射波长高透而块状固体工作物质(3)发射波长高反的介质膜，构成该块状固体激光器的全反镜； 模式匹配透镜(4)，用于实现块状固体工作物质(3)和光纤光栅(5)之间的模式匹配； 光纤光栅(5)作为输出腔镜。2.如权利要求1所述的光纤光栅作为输出腔镜的块状固体激光器，其特征在于:所述光纤光栅(5)是单模单包层或单模双包层光纤，光纤的纤芯上刻写具有块状固体工作物质(3)发射波长的布拉格光纤光栅。3.如权利要求2所述的光纤光栅作为输出腔镜的块状固体激光器，其特征在于:所述光纤光栅(5)的反射率根据块状固体工作物质(3)发射波长选取在60%到98%之间，3dB反射带宽小于0.2nmo4.如权利要求1至3中任一所述的光纤光栅作为输出腔镜的块状固体激光器，其特征在于:所述光纤光栅(5)两端为8度楔角。5.如权利要求1至3中任一所述的光纤光栅作为输出腔镜的块状固体激光器，其特征在于:所述的栗浦半导体激光器(I)工作波长是660nm或793nm或808nm或880nm或980nmo6.如权利要求1至3中任一所述的光纤光栅作为输出腔镜的块状固体激光器，其特征在于:所述耦合光学系统(2)是光纤或球面透镜或非球面透镜或棱镜，实现栗浦光和激光腔模之间的匹配。7.如权利要求1至3中任一所述的光纤光栅作为输出腔镜的块状固体激光器，其特征在于:所述块状固体工作物质(3)是掺杂了稀土离子的晶体材料或玻璃材料。8.如权利要求7所述的光纤光栅作为输出腔镜的块状固体激光器，其特征在于:所述块状固体工作物质(3)右端面镀制块状固体工作物质(3)发射波长的减反膜。9.如权利要求1所述的光纤光栅作为输出腔镜的块状固体激光器，其特征在于:所述模式匹配透镜(4)两端面镀制块状固体工作物质(3)发射波长的减反膜。10.如权利要求1所述的光纤光栅作为输出腔镜的块状固体激光器，其特征在于:所述模式匹配透镜(4)是非球面透镜或球面透镜或定折射率透镜或渐变折射率透镜。
【文档编号】H01S3/105GK205543680SQ201620274699
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月1日
【发明人】薛竣文, 苏秉华
【申请人】北京理工大学珠海学院