[发明专利]一种被动锁模导引增益调制的双波长脉冲光纤激光器

说明书

技术领域

 本发明属于中红外激光技术领域，特别涉及一种被动锁模导引增益调制的双波长脉冲光纤激光器。

背景技术    

波长为2~5 μm的中红外脉冲激光光源在医疗（激光微创手术）、国防（激光对抗制导）以及大气通信等方面有着重要的应用。光纤激光器具有激光阈值低、输出光束质量好、转换效率高、柔韧性与灵活性好、易于集成等显著优点，因此发展中红外脉冲光纤激光器有着重要的科学意义和应用价值。目前实现光纤脉冲激光的方式主要有三种：1. 增益调制，2. 调Q（包括主动调 Q和被动调Q），3. 锁模（包括主动锁模和被动锁模）。增益调制方式是通过脉冲泵浦的方式对激光跃迁上能级的粒子数进行周期性调制，实现激光的脉冲输出，但是该方式需要对泵浦激光器进行脉冲调制，容易损坏泵浦激光器和光纤端面。调Q方式主要用于实现ns量级的脉冲激光，而锁模方式则一般用于实现ps乃至fs量级的超短脉冲激光。目前中红外脉冲光纤激光的研究大都集中于实现单波长的脉冲，为了满足实际需求，双波长乃至多波长脉冲光纤激光的研究得到了人们的重视。最近，已报道通过主动调Q和主动调Q导引增益调制的方式实现双波长中红外脉冲激光，然而主动调Q所引入的调制晶体使得该方法结构复杂，且使光纤激光器失去了固有的灵活、紧凑、体积小等优点，成本也非常昂贵。

发明内容

本发明为了实现上述目的采用以下技术方案:

一种被动锁模导引增益调制的双波长脉冲光纤激光器，其特征在于：包括用来产生连续泵浦光的泵浦源（1）、用于对泵浦光合束的偏振合束器（2）、对泵浦光高透，对激光高反，用于导引谐振激光的二色镜（3）、耦合透镜（4）、半导体可饱和吸收镜（5）、掺Ho³⁺或Er³⁺ZBLAN光纤（7）、以及三个光栅，光纤布拉格光栅（6）、第一啁啾光纤光栅（8）、第二啁啾光纤光栅（9）和输出端（10），所述泵浦源（1）采用LD泵浦源或半导体激光器泵浦源；所述耦合透镜（4）用于将产生的泵浦光耦合进所述掺Ho³⁺或Er³⁺ZBLAN光纤（7）中；所述二色镜（3）与光纤呈45度夹角；所述半导体可饱和吸收镜（5）与所述掺Ho³⁺或Er³⁺ZBLAN光纤（7）水平放置，同时与二色镜（3）呈45度夹角；所述光纤布拉格光栅（6）和第一啁啾光纤光栅（8）刻写在所述掺Ho³⁺或Er³⁺ZBLAN光纤（7）上，构成一个激光谐振腔；所述掺Ho³⁺或Er³⁺ZBLAN光纤（7）上的第二啁啾光纤光栅（9）和半导体可饱和吸收镜（5）构成另一激光谐振腔。

上述方案中，所述半导体激光器波长为975 nm时采用掺Er³⁺ZBLAN光纤；LD泵浦源所述波长为1150 nm时所采用的是掺Ho³⁺ZBLAN光纤。

上述方案中，当采用掺Ho³⁺或掺Er³⁺ZBLAN光纤时，若对3.0 μm或2.7 μm波长激光进行锁模，则第二啁啾光纤光栅（9）和半导体可饱和吸收镜（5）是3.0 μm或2.7 μm波长的激光谐振腔，光纤布拉格光栅（6）和第一啁啾光纤光栅（8）是2.1 μm或1.6 μm波长的激光谐振腔；若对2.1 μm或1.6 μm波长激光进行锁模，则第二啁啾光纤光栅（9）和半导体可饱和吸收镜（5）是2.1 μm或1.6 μm波长的激光谐振腔，光纤布拉格光栅（6）和第一啁啾光纤光栅（8）是3.0 μm或2.7 μm波长的激光谐振腔。

上述方案中，所述的掺Ho³⁺或Er³⁺ZBLAN光纤中（7）， Ho³⁺或Er³⁺离子的能级跃迁分别对应2.1 μm或1.6 μm和3.0 μm或2.7 μm波长的跃迁辐射，同时产生两个波长的脉冲激光辐射。

上述方案中，所述的半导体可饱和吸收镜作为可饱和吸收体分别对掺Ho³⁺或Er³⁺ZBLAN光纤作为增益光纤构成的激光器中波长为2.1μm或1.6 μm或3.0 μm或2.7 μm的激光进行锁模，对其级联激光进行增益调制，产生3.0 μm 或2.7 μm或2.1 μm或1.6 μm的脉冲激光。

本发明的有益效果是：