[发明专利]大功率多波段单芯光纤激光器

说明书

技术领域

本发明涉及大功率多波段单芯光纤激光器，属于大功率宽带光纤激光器、特种光纤技术领域。

背景技术

掺稀土光纤激光器以其卓越的性能和低廉的价格，在光纤通信、工业加工、医疗、军事等领域取得了日益广泛的应用。掺稀土元素有Nd，Sm，Ho，Er，Pr，Tm，Yb等，由于掺稀土元素的光电学特性彼此之间都不相同，导致各掺稀土元素工作波长范围也不一样。例如，掺钕光纤激光器工作波长范围为900-950nm，1000-1150nm，1320-1400nm；掺铒光纤激光器工作波长范围为550nm，850nm，980-1000nm，1500-1600nm，1660nm，1720nm，2700nm；掺镱光纤激光器工作波长范围为970-1040nm；掺钍光纤激光器工作波长范围为455nm，480nm，803-825nm，1460-1510nm，1700-2015nm，2250-2400nm；掺镨光纤激光器工作波长范围为490nm，520nm，601-618nm，631-641nm，707-725nm，880-886nm，902-916nm，1060-1110nm，1260-1350nm；掺钬光纤激光器工作波长范围为550nm，753nm，1380nm，2040-2080nm，2900nm，掺钐光纤激光器工作波长范围为651nm。掺不同的玻璃基质的稀土离子，其增益带宽与性质也有差异，例如纯硅光纤玻璃基质的掺铒光纤，其波长1500nm时增益半波谱宽为7.94nm，而铝磷硅光纤玻璃基质的掺铒光纤，其波长1500nm时增益半波谱宽为43.3nm[W.J.Miniscalco.Optical and electronic properties ofrare-earth ions in glasses in rare-earth doped fiber lasers and amplifier.NewYork：Marcel Dekker.2001，pp：17-112]。

2002年5月国际电信联盟ITU-T组织将光纤通信系统光波段划分如下：O波段(原始波段)为1260-1360nm，E波段(扩展波段)为1360-1460nm；S波段(短波长波段)为1460-1530nm，C波段(常规波段)为1530-1565nm；L波段(长波长波段)为1565-1625nm；U波段(超长波长波段)为1625-1675nm。

现有的光纤激光器多涉及单个波段或相邻两波段，覆盖波长范围小于100nm，如美国IPG公司报道的ELT系列的C+L波段波长可调谐光纤激光器，其波长调谐范围为1540-1605nm。现有实现波长范围超过100nm的多波段激光的器件中，需要先产生单波段或波长范围小于100nm的相邻两波段激光，最后将这些单波段或波长范围小于100nm的相邻两波段激光进行合波处理，结构复杂、引入的插入损耗大、分立元件多，可靠性差、对环境敏感且成本很高。

发明内容

为了克服已有光纤激光器仅仅只能产生单波段或波长范围小于100nm的相邻两波段激光的缺点，本发明提供一种波长范围超过100nm的多波段单芯光纤激光器。

本发明的技术方案：

一种大功率多波段单芯光纤激光器，该激光器包括泵浦源、有源光纤；有源光纤采用的是单芯多掺稀土离子区双包层光纤；在单芯多掺稀土离子区双包层光纤的芯层中，写入芯层所含全部或部分掺稀土离子的激射波长的100％反射系数的光栅，或在单芯多掺稀土离子区双包层光纤端面上镀芯层所含全部或部分掺稀土离子的激射波长的100％反射系数的膜；

在单芯多掺稀土离子区双包层光纤的芯层中，写入芯层所含全部或部分掺稀土离子的激射波长的部分反射系数的光栅，或单芯多掺稀土离子区双包层光纤端面上镀芯层所含全部或部分掺稀土离子的激射波长的部分反射系数的膜；

写入的对应掺稀土离子的激射波长的100％反射系数的光栅，或在单芯多掺稀土离子区双包层光纤端面上镀的对应掺稀土离子的激射波长的100％反射系数的膜，与写入的对应掺稀土离子的激射波长的部分反射系数的光栅，或在单芯多掺稀土离子区双包层光纤端面上镀的对应掺稀土离子的激射波长的部分反射系数的膜以及两者之间的单芯多掺稀土离子区双包层光纤构成谐振腔；

写入的对应掺稀土离子的激射波长的100％反射系数的光栅，或在单芯多掺稀土离子区双包层光纤端面上镀的对应掺稀土离子的激射波长的100％反射系数的膜为谐振腔的输入端；

写入的对应掺稀土离子的激射波长的部分反射系数的光栅，或在单芯多掺稀土离子区双包层光纤端面上镀的对应掺稀土离子的激射波长的部分反射系数的膜为谐振腔的输出端；