專利名稱：激光輸出摻Y(jié)b³⁺雙包層大模場(chǎng)光子晶體光纖激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光輸出摻Y(jié)b3+雙包層大模場(chǎng)光子晶體光纖激光器。
背景技術(shù)：
作為第三代激光器的光纖激光器具有傳統(tǒng)激光器所不具備的巨大優(yōu)勢(shì)。
尤其是高效率摻￥1)3+光纖激光器將半導(dǎo)體激光器泵浦技術(shù)和雙包層光纖摻 雜制造技術(shù)有機(jī)結(jié)合，吸收兩者優(yōu)勢(shì)，將高功率、低亮度、廉價(jià)的多模LD 光通過泵浦雙包層光纖結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)高亮度、衍射受限的單模激光輸出，大大 提高了耦合及轉(zhuǎn)換效率，增加了輸出激光功率。它以散熱性能好、轉(zhuǎn)換效率 高、激光閾值低、可調(diào)諧范圍寬、光束質(zhì)量好、免維護(hù)等顯著優(yōu)勢(shì)，受到了 國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注。
在傳統(tǒng)的高功率Y^+光纖激光器中，采用傳統(tǒng)琺珀腔(F-P腔)結(jié)構(gòu)和 與其匹配的空間耦合系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)繁瑣，調(diào)節(jié)困難。同時(shí)在傳統(tǒng)的F-P腔結(jié) 構(gòu)中，其中一個(gè)二色鏡要緊貼光纖端面，而且激光和抽運(yùn)光要聚焦到這個(gè)緊 密接觸的表面上，這樣在高功率情況下極易損傷光纖端面和光學(xué)薄膜。同時(shí) 傳統(tǒng)大模場(chǎng)雙包層摻￥1)3+光纖，由于其自身光纖設(shè)計(jì)等因素給大模場(chǎng)單模激
光輸出帶來了局限性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決背景技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，而提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、 性能穩(wěn)定、高光束質(zhì)量、高亮度激光輸出的摻Y(jié)^+雙包層大模場(chǎng)光子晶體 光纖激光器。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是本發(fā)明為一種激光輸出摻Y(jié)l^+雙包層大模 場(chǎng)光子晶體光纖激光器，其特殊之處在于該裝置包括設(shè)置在同一光軸上的
光纖耦合器和激光諧振腔，光纖耦合器包括依次設(shè)置在同一光軸上的半導(dǎo)體 激光器、第一準(zhǔn)直非球面鏡、聚焦非球面鏡和第二準(zhǔn)直非球面鏡，激光諧振 腔包括第一雙色鏡和第二雙色鏡，第一雙色鏡設(shè)置在第一準(zhǔn)直非球面鏡和聚 焦非球面鏡之間，第二雙色鏡設(shè)置在第二準(zhǔn)直非球面鏡的出射端。 上述第一雙色鏡與第二雙色鏡之間設(shè)置有光子晶體光纖。
上述光子晶體光纖為慘YbS+雙包層大模場(chǎng)光子晶體光纖。
上述第二雙色鏡的出射端設(shè)置有光束質(zhì)量分析儀。
上述第二雙色鏡的出射端設(shè)置有功率計(jì)。
本發(fā)明采用具有獨(dú)特性質(zhì)的摻Y(jié)^+雙包層大模場(chǎng)光子晶體光纖 (LMA-PCF)和改進(jìn)的緊湊F-P腔結(jié)構(gòu)，將二色鏡放置在兩片非球面鏡之間， 避免緊貼光纖輸入端，使得結(jié)構(gòu)更加緊湊，調(diào)節(jié)方便簡(jiǎn)捷，避免了高功率泵 浦光聚焦到二色鏡膜層，并且在同等強(qiáng)抽運(yùn)功率運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，成功的降低了 激光薄膜所承受的功率密度，同時(shí)在激光輸出端，采用非球面鏡對(duì)激光進(jìn)行 準(zhǔn)直，用另一二色鏡作為激光輸出耦合鏡置于此非球面鏡后，因此，本發(fā)明 實(shí)現(xiàn)了摻Y(jié)^+雙包層LMA-PCF激光器103 W單模激光連續(xù)輸出，整個(gè)系統(tǒng) 無明顯的熱光問題，雙色鏡表面損傷和斜率效率下降。
四

圖l為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明穩(wěn)定輸出的功率特性曲線圖； 圖3為本發(fā)明光譜輸出特性曲線圖； 圖4為本發(fā)明光場(chǎng)強(qiáng)度分布圖。
五具體實(shí)施例方式
參見圖1，本發(fā)明包括設(shè)置在同一光軸上的光纖耦合器和激光諧振腔， 光纖耦合器包括依次設(shè)置在同一光軸上的半導(dǎo)體激光器1、第一準(zhǔn)直非球面 鏡2、聚焦非球面鏡4和第二準(zhǔn)直非球面鏡6，激光諧振腔包括第一雙色鏡3 和第二雙色鏡7，第一雙色鏡3設(shè)置在第一準(zhǔn)直非球面鏡2和聚焦非球面鏡
4之間，第二雙色鏡7設(shè)置在第二準(zhǔn)直非球面鏡6的出射端，其中第一準(zhǔn)直 非球面鏡2和聚焦非球面鏡4起準(zhǔn)直聚焦作用，第二準(zhǔn)直非球面鏡6起激光 準(zhǔn)直作用，第二雙色鏡7作為激光輸出耦合鏡，第一雙色鏡3與第二雙色鏡 7之間設(shè)置有光子晶體光纖5，該光子晶體光纖以摻Y(jié)^+雙包層大模場(chǎng)光子 晶體光纖為佳，第二雙色鏡7的出射端還可分別設(shè)置有光束質(zhì)量分析儀8和 功率計(jì)9。
本發(fā)明將半導(dǎo)體激光器1尾纖輸出的抽運(yùn)光經(jīng)第一準(zhǔn)直非球面鏡2，第 一雙色鏡3和聚焦非球面鏡4后的激光光束與光子晶體光纖5的內(nèi)包層參數(shù) 匹配，從而注入光子晶體光纖5的內(nèi)包層中，然后經(jīng)過激光諧振腔起振后， 從第二雙色鏡7輸出，使用光束質(zhì)量分析儀8和功率計(jì)9分別對(duì)輸出激光光 束質(zhì)量和功率進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
圖2、 3、 4為本發(fā)明實(shí)施的效果圖，其中圖2為入纖功率為0.9W時(shí)， 光譜儀上觀察到1.04 pm激光產(chǎn)生的功率特性曲線，圖3為泵浦功率為210 W 時(shí)獲得了 103 W的高功率激光輸出，斜率效率約為83.2%，光轉(zhuǎn)換效率為 49%時(shí)的光譜輸出特性。圖4為L(zhǎng)MA-PCF彎曲半徑為20 cm下激光穩(wěn)定輸 出的光場(chǎng)強(qiáng)度分布圖，采用光束質(zhì)量分析儀8測(cè)得光斑光束質(zhì)量為M2=1.2 ±0.1，達(dá)到近衍射極限。觀察了幾組高功率輸出情況下的光斑場(chǎng)強(qiáng)分布后， 發(fā)現(xiàn)其強(qiáng)度分布變化并不明顯。通過以上分析，本發(fā)明在獲取百瓦級(jí)的激光 輸出的同時(shí)，保證了激光輸出的光斑質(zhì)量，從而實(shí)現(xiàn)了高亮度激光的穩(wěn)定輸 出。
權(quán)利要求
1、一種激光輸出摻Y(jié)b3+雙包層大模場(chǎng)光子晶體光纖激光器，其特征在于該裝置包括設(shè)置在同一光軸上的光纖耦合器和激光諧振激光諧振腔，所述光纖耦合器包括依次設(shè)置在同一光軸上的半導(dǎo)體激光器、第一準(zhǔn)直非球面鏡、聚焦非球面鏡和第二準(zhǔn)直非球面鏡，所述激光諧振腔包括第一雙色鏡和第二雙色鏡，所述第一雙色鏡設(shè)置在第一準(zhǔn)直非球面鏡和聚焦非球面鏡之間，所述第二雙色鏡設(shè)置在第二準(zhǔn)直非球面鏡的出射端。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光輸出摻Y(jié)b3+雙包層大模場(chǎng)光子晶體光纖激光器，其特征在于所述第一雙色鏡與第二雙色鏡之間設(shè)置有光子晶體光纖。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光輸出摻Y(jié)t)3+雙包層大模場(chǎng)光子晶體光纖激光器，其特征在于所述光子晶體光纖為摻Y(jié)^+雙包層大模場(chǎng)光子晶體光纖。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的激光輸出摻Y(jié)b'"雙包層大模場(chǎng)光子晶體光纖激光器，其特征在于所述第二雙色鏡的出射端設(shè)置有光束質(zhì)量分析儀。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的激光輸出摻Y(jié)b"雙包層大模場(chǎng)光子晶體光纖激光器，其特征在于所述第二雙色鏡的出射端設(shè)置有功率計(jì)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種激光輸出摻Y(jié)b³⁺雙包層大模場(chǎng)光子晶體光纖激光器。其包括設(shè)置在同一光軸上的光纖耦合器和激光諧振激光諧振腔，所述光纖耦合器包括依次設(shè)置在同一光軸上的半導(dǎo)體激光器、第一準(zhǔn)直非球面鏡、聚焦非球面鏡和第二準(zhǔn)直非球面鏡，所述激光諧振腔包括第一雙色鏡和第二雙色鏡，所述第一雙色鏡設(shè)置在第一準(zhǔn)直非球面鏡和聚焦非球面鏡之間，所述第二雙色鏡設(shè)置在第二準(zhǔn)直非球面鏡的出射端。本發(fā)明為解決背景技術(shù)中存在的技術(shù)問題，而提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、性能穩(wěn)定、高光束質(zhì)量、高亮度激光輸出的摻Y(jié)b³⁺雙包層大模場(chǎng)光子晶體光纖激光器。
文檔編號(hào)H01S3/067GK101106251SQ20061004315
公開日2008年1月16日 申請(qǐng)日期2006年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月13日
發(fā)明者康 李, 王屹山, 衛(wèi) 趙, 陳國(guó)夫 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所