[发明专利]小型倍频可见光光纤激光器

说明书

技术领域

本发明涉倍频光纤激光器，特别是一种小型倍频可见光光纤激光器。

背景技术

结构紧凑、光束质量好且成本低廉的可见光激光器在显示、医疗器械、水下通信等许多领域都有着大量的需求。一般可见光激光是通过复杂的光学系统腔内或腔外倍频来实现，腔内倍频虽具有较高的转化效率，但结构太复杂，实现成本很高；腔外单通倍频虽然结构相对简单，但是转化效率低，且两者都要经过复杂激光调试，结构庞大，机械稳定性不好，不能满足大批工业化生产的要求。

光纤激光器具有转化效率高、光束质量，热管理方便、结构紧凑、便于维修等优点，能够获得高功率和高光束质量的激光输出。

准相位匹配的波导型结构的周期性极倍频晶体，可以最大限度的利用晶体的非线性系数，将光束缚在波导内，使光经长距离传播后仍能保持高功率密度，具有很高单程转化效率，并且可以与光纤激光器的光纤结构很好的匹配，实现全波导结构。2009年，Kiyohide等用平面波导结构的PPLN得到40%的倍频效率。2008年，Hong Ky Nguyen等用桥型波导结构的PPLN得到72.9%倍频效率。

发明内容

本发明所要解决的问题是克服现有技术的不足，提供一种小型倍频可见光光纤激光器，该激光器为全波导结构，具有结构紧凑、稳定性高、转换效率高、方便实用等特点。

采用波长为λ窄谱宽线偏振的光纤激光器作为基频光源，以波导结构的周期性极化晶体为倍频晶体，采用光纤纤芯和倍频晶体波导直接对准的方式，将基频激光耦合进周期性倍频晶体的波导结构中，在周期性极化倍频晶体波导的另一端，同样通过波导与传输光纤纤芯直接对准固定的方式，将倍频可见激光耦合入传输光纤，温控炉用于控制周期性极化倍频晶体的工作温度，以获得基频光到倍频可见光的高效率频率转换，通过光纤输出的经过倍频的光最后通过准直透镜系统得到纯净的准直的可见光激光，

本发明的具体技术方案如下：

一种小型倍频可见光光纤激光器，特点在于其构成依次包括光纤激光器、保偏光隔离器、第一传输光纤、周期性极化倍频晶体、第二传输光纤、和准直透镜系统，所述的周期性极化倍频晶体置于温控炉中，所述的第一传输光纤的纤芯和所述的周期性极化倍频晶体的波导直接对准固定，该周期性极化倍频晶体的波导的另一端与第二传输光纤纤芯直接对准固定，所述的光纤激光器是激光波长为λ的线偏振输出的光纤激光器，所述的周期性极化倍频晶体为带有波导结构的准相位匹配波长为λ的倍频晶体，光纤激光器的线偏振基频光通过保偏光隔离器后，通过第一传输光纤的纤芯和所述的周期性极化倍频晶体的波导将基频光耦合到周期性极化倍频晶体的波导中，经周期性极化倍频晶体倍频后，倍频的可见激光耦合入第二传输光纤，并通过准直透镜系统准直输出。

所述的光纤激光器为激光波长为λ的线偏振、窄谱宽输出的光纤激光器，是输出激光在1微米波段的掺镱光纤激光器，或输出激光在1.5微米波段的掺铒光纤激光器或铒镱共掺光纤激光器。

所述的周期性极化倍频晶体的准相位匹配波长为λ与光纤激光器的输出波长相匹配，波导的直径和数值孔径与传输光纤的线芯直径和数值孔径相匹配。

所述的周期性极化倍频晶体的两个通光端面均镀有对波长λ和λ/2的减反膜。

所述的周期性极化倍频晶体为周期性极化铌酸锂晶体、掺氧化镁的周期性极化铌酸锂晶体、周期性极化钽酸锂晶体、或掺氧化镁的周期性极化钽酸锂晶体。

所述的保偏光隔离器为工作波长覆盖光纤激光器输出波长λ的光隔离器，其输入和输出光纤均为偏振保持型传输光纤。

所述的温控炉是在一定的温度范围内精确温度控制的温控炉，周期性极化倍频晶体置于温控炉中，通过设定温控炉的温度，以确保周期性极化倍频晶体工作在最佳工作温度状态，以获得基频光到倍频可见光的高效率频率转换。

所述的传输光纤的输出端面与周期性极化倍频晶体输入端面紧靠但不接触，光纤纤芯与晶体波导精确对准，且偏振方向相匹配；所述的第一传输光纤和周期性极化倍频晶体的位置采用光学胶合的方法或熔接方法固定。

所述的第二传输光纤为保偏型传输光纤，或非保偏型传输光纤；所述的第二传输光纤的输入端面与所述的周期性极化倍频晶体输出端面紧靠但不接触，所述的周期性极化倍频晶体的晶体波导与所述的第二传输光纤的光纤纤芯精确对准，波导的直径和数值孔径与传输光纤的线芯直径和数值孔径相匹配；第二传输光纤和周期性极化倍频晶体的位置采用光学胶合的方法或熔接方法固定。