[实用新型]一种2~3μm宽带调谐的中红外拉曼孤子飞秒激光器

说明书

本实用新型公开了一种2~3μm宽带调谐的中红外拉曼孤子飞秒激光器，特点是包括用于发射2μm波段的超短脉冲激光的种子源、第一泵浦源、第二泵浦源、光栅对、沿种子源发出的光路依次设置的第一隔离器、硫系玻璃光纤跳线、第一合束器、第一双包层掺铥光纤、第二隔离器、第二合束器、第二双包层掺铥光纤、单模光纤、第一平凸透镜、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第二平凸透镜和氟化物光纤；优点是输出的光束具有高功率、光束质量稳定良好的特性。

技术领域

本实用新型涉及一种中红外拉曼孤子飞秒激光器，尤其是一种2~3μm宽带调谐的中红外拉曼孤子飞秒激光器。

背景技术

可调谐中红外飞秒激光在光通信、环境检测、以及工业制造等领域有着非常广泛的应用前景，并且该波长范围位于大气的吸收窗口、热辐射能量集中在该波段、多种水分子在该波段有着丰富的吸收谱；过去几十年人们利用量子级联激光器、固态晶体激光器、光学参量振荡器和放大器等均实现了可调谐中红外超短脉冲激光的输出，然而，以上产生方式均需要复杂的相位匹配条件和空间光路结构，造成激光器系统的稳定性较差，难以满足复杂环境中的实际应用，而光纤激光器在紧凑性、可靠性和光束质量方面具有显著优势。

激光器实现波长调谐功能的方式通常分为三种：第一种方式是通过改变温度、磁场等外部环境参数，改变激光跃迁的能级，实现激光器的波长变化，该方式操作难度较大，不易于调控；第二种方式是利用一些特定波段的滤波器件，通过改变谐振腔的低损耗波段，以此来获得激光波长的调谐功能，但是这种器件调谐范围窄，并且存在引入损耗；第三种方式主要是利用非线性效应在光波传输过程中的作用机制，拉曼孤子自频移技术在波长可调谐性、稳定性和脉冲时间宽度等方面相比于其他方法都具有明显的优势，在中红外波段一般使用具有低传输损耗的软玻璃光纤，例如碲酸盐光纤、氟化物光纤和硫系玻璃光纤，而软玻璃光纤机械强度差，损伤阈值低，因此实现中红外波段宽范围调谐，高功率和高稳定性的超短脉冲光源问题亟需解决。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够产生高功率且具有稳定良好的光束质量的输出光的2~3μm宽带调谐的中红外拉曼孤子飞秒激光器。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种2~3μm宽带调谐的中红外拉曼孤子飞秒激光器，包括用于发射2μm波段的超短脉冲激光的种子源、第一泵浦源、第二泵浦源、光栅对、沿所述的种子源发出的光路依次设置的第一隔离器、硫系玻璃光纤跳线、第一合束器、第一双包层掺铥光纤、第二隔离器、第二合束器、第二双包层掺铥光纤、单模光纤、第一平凸透镜、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第二平凸透镜和氟化物光纤，所述的种子源与所述的第一隔离器的一端相连，所述的第一隔离器的另一端与所述的硫系玻璃光纤跳线的一端相连，所述的第一合束器与所述的硫系玻璃光纤跳线的另一端相连的一端用于接入所述的第一泵浦源发送的中心波长为793nm的连续激光，所述的第一合束器的另一端与所述的第一双包层掺铥光纤的一端连接，所述的第一双包层掺铥光纤的另一端与所述的第二隔离器相连，所述的第二合束器与所述的第二隔离器另一端相连的一端用于接入所述的第二泵浦源发送的中心波长为793nm的连续激光，所述的第二合束器的另一端与所述的第二双包层掺铥光纤的一端连接，所述的第二双包层掺铥光纤的另一端与所述的单模光纤的一端连接，所述的单模光纤的另一端对准所述的第一平凸透镜的凸面中心，所述的第一平凸透镜的平面中心透射的准直光经过所述的第一反射镜的中心后反射至所述的第二反射镜的中心，所述的第二反透镜将接收到的光反射至所述的光栅对内压缩并发射至所述的第三反射镜的中心，所述的第三反射镜将接收到的光反射回光栅对后，从所述的光栅对发射至所述的第二平凸透镜的凸面中心，所述的第二平凸透镜的平面中心透射的光聚焦进入所述的氟化物光纤。

所述的第一双包层掺铥光纤的长度为0.9m，纤芯直径为10μm，包层直径为130μm，所述的第二双包层掺铥光纤的长度为1.5m，纤芯直径为10μm，包层直径为130μm，氟化物光纤的纤芯直径为7.5μm，包层直径为148μm，数值孔径为0.27，长度为10 m，零色散波长为1.65 µm。