[发明专利]一种基于级联泵浦的晶体光纤激光器

说明书

本发明公开了一种基于级联泵浦的晶体光纤激光器，该激光器包括：晶体光纤、泵浦光、柱面整形透镜、全反射三角镜和双面垂直反射镜，所述多个泵浦芯片用于产生多路特定波长的泵浦光，所述多路泵浦光从垂直于所述晶体光纤光路的方向注入到所述晶体光纤中，所述柱面整形透镜、全反射三角镜和双面垂直反射镜用于回收晶体光纤未完全吸收的泵浦光，并将其再次注入到晶体光纤中，从而提高激光器的光光转化效率，是一种具有实际应用价值的晶体光纤激光器。

技术领域

本发明属于光纤激光技术领域，更具体地，涉及一种基于级联泵浦的晶体光纤激光器技术。

背景技术

晶体光纤，是介于传统固体激光器所用的块体晶体与光纤激光器所用的玻璃光纤之间的新型增益介质，是将晶体材料制备成为纤维状的单晶体，直径在几十微米到2毫米之间。它继承了单晶材料的理化性质、光学性能和光纤材料的形态特征，具有热导率高、散热效率高、非线性增益系数小等优势，这使得以晶体光纤为工作介质的激光器件可以兼具固体激光器的高峰值功率与光纤激光器的高平均功率；同时，晶体光纤具有稀土离子掺杂浓度高、传光性好、耐高温等优点，这使得晶体光纤具备应用在更高功率光纤激光器上的潜力。

玻璃光纤在光纤外部制备有与纤芯具有折射率差值的二氧化硅包层，可以实现全反射从而获得高效光波导。但晶体光纤是一种新型的一维功能晶体材料，至今还没有成功制备出同时具有晶体纤芯和晶体包层的小芯径晶体光纤，因此，如何将泵浦光高效，充分地耦合进没有包层的小芯径晶体光纤内，是晶体光纤应用上的亟需解决的重大难点。

发明内容

本发明鉴于上述情况而提出，其目的在于：提供一种基于级联泵浦的晶体光纤激光器，该激光器采用级联泵浦结构使得泵浦光两次穿过晶体光纤，从而有效提高了泵浦光的吸收率。解决了泵浦光注入晶体光纤困难，无法形成高效光波导的问题。

本发明解决其技术问题采用以下技术方案：

本发明提供了一种基于级联泵浦的晶体光纤激光器，包括晶体光纤、多个泵浦芯片、多个柱面整形透镜、多个全反射三角镜和一双面垂直反射镜；

所述多个泵浦芯片沿所述晶体光纤一侧设置，用于产生特定波长的多路泵浦光，所述多路泵浦光以垂直于光纤光轴的方向从所述晶体的侧面均匀注入到所述晶体光纤中，并在所述晶体光纤中吸收转换为信号光后从所述晶体光纤的端面射出；

所述柱面整形透镜和所述全反射三角镜顺次设置于所述晶体光纤的另一侧，与所述泵浦芯片处于同一光路，所述晶体光纤未吸收的泵浦光从所述晶体光纤中另一侧射出，经所述柱面整形透镜和所述全反射三角镜的整形与反射后，通过所述双面垂直反射镜的再次反射以平行于光纤光轴的方向从所述晶体光纤的端面二次注入到所述晶体光纤中。

本发明的一个实施例中，还包括凹形低反射镜和凹形全反射镜，所述凹形低反射镜和所述凹形全反射镜分别设置在所述晶体光纤的两端，所述凹形低反射镜用于将信号光部分反射回所述晶体光纤中，以实现信号光的充分放大；所述凹形全反射镜用于将信号光全部反射回所述晶体光纤内，以实现信号光的再次放大。

本发明的一个实施例中，所述晶体光纤为稀土离子掺杂的无包层小芯径晶体光纤，其直径范围为8um~1000um。

本发明的一个实施例中，所述泵浦芯片，发射泵浦光波长为969nm。

本发明的一个实施例中，所述柱面整形透镜为平凹柱面透镜，其中所述平凹柱面透镜的平面和凹面均镀969nm增透膜。

本发明的一个实施例中，所述全反射三角镜的直角面镀969nm增透膜，所述全反射三角镜的斜角面镀969nm全反射膜。

本发明的一个实施例中，所述双面垂直反射镜的垂直双面均镀有969nm全反射膜。

本发明的一个实施例中，所述凹形低反射镜为平凹透镜，其中所述平凹透镜的平面镀增透膜，所述增透膜透过的中心波长为1030nm，所述凹形低反射镜的凹面，镀中心波长1030nm，反射率为90%的低反射膜，所述凹面的曲率半径为12mm。