[发明专利]一种绿光光纤激光器

说明书

技术领域

本发明涉及激光技术领域，涉及一种绿光光纤激光器。

背景技术

光纤激光器以其小型化、全固化及好的热稳定性等一系列优点被广泛研究，尤其是双包层激光器的出现为光纤激光器的高功率输出找到了很好的出路。但是由于材料及生产工艺上的限制，使双包层光纤激光器的波长范围较小，因而使用各种频率转换技术来对其频率进行扩展成为现在研究的热点。绿光光纤激光器出射的532nm激光是由在掺镱光纤中激发振荡出的近红外光经过非线性光学晶体倍频产生的。倍频方式包括腔内倍频和腔外倍频两种，其中腔内倍频可以利用谐振腔内功率密度大的优点，这种倍频方式已经被固体激光器全面采用，但是对于光纤激光器应用还不多。而采用腔外倍频方式的光纤激光器存在倍频效率低的问题，因此光纤激光器采用该倍频方式产生高功率的绿光都存在一定难度。

发明内容

本发明提供了一种获得绿光光纤激光器的方案，提高了绿光的输出功率。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种绿光光纤激光器，包括前置的泵浦系统、谐振腔以及输出系统。所述谐振腔由增益系统和倍频系统组成。所述增益系统包括相互连接的光纤光栅、增益光纤以及无源光纤，光纤光栅通过光纤与泵浦系统连接。所述倍频系统包括依次排列的聚焦透镜组、布鲁斯特偏振片、倍频晶体以及设置于倍频晶体前的1064nm滤波片、设置于倍频晶体后的短波通滤波片，从无源光纤输出的光束通过聚焦透镜组进入到倍频系统，经短波通滤波片进入输出系统，经整形后输出。

谐振腔由增益系统和倍频系统组成，其中，增益系统前端的光纤光栅和倍频系统后端的短波通滤波片组成谐振腔腔镜。泵浦系统发射出980nm的泵浦光通过光纤光栅进入增益系统，激发振荡后产生1064nm的近红外激光经过无源光纤输出到倍频系统，经过聚焦透镜组的聚焦和布鲁斯特偏振片的起偏后进入倍频晶体，倍频产生532nm的绿色激光。532nm激光经短波通滤波片进入输出系统，经整形后输出；未被充分利用的1064nm激光被短波通滤波片反射回谐振腔，并经过晶体和聚焦透镜组的耦合进入无源光纤，再次进入增益系统，1064nm滤波片则将逆向产生的532nm激光反射输出。

本方案中，所述泵浦系统包括半导体激光器和为半导体激光器供电的电源，泵浦系统通过半导体激光器的尾纤与光纤光栅之间的熔接与增益系统连接。

优选地，所述光纤光栅、增益光纤以及无源光纤相互熔接，保证实现各光纤之间的模场匹配，从而减少熔接损耗。

优选地，所述光纤光栅为布拉格光纤光栅。光纤光栅具有体积小、波长选择性好、不受非线性效应影响、极化不敏感、易于与光纤系统连接、便于使用和维护，且带宽范围大、附加损耗小、器件微型化、耦合性好、可与其他光纤器件融成一体等特性，而且光纤光栅制作工艺比较成熟，易于形成规模生产，成本低，因此它具有良好的实用性。布拉格光纤光栅对半导体激光器发出的泵浦光高通，对于谐振腔内产生的1064nm激光高反；而短波通滤波片则对532nm激光高通，对1064nm激光高反。

优选地，所述增益光纤为摻镱双包层光纤，该包层形状为D形、矩形和多边形中的一种。双包层结构可以保证光束质量的提前下增加泵浦效率。掺镱双包层光纤技术发展迅速，是迄今制作大功率光纤激光器的主流材料，与传统单包层光纤相比有以下优点：大大提高了泵浦光的耦合效率；大大提高了可入纤泵浦功率，从而可得到大的输出功率；对泵浦光的单模特性不再有要求，扩大了泵浦光源的选择范围。参考实际的设计效果发现，内包层的形状是影响泵浦效率的一个重要参数，不同的内包层形状使得泵浦光穿越纤芯的次数不同，从而导致泵浦效率的较大差异。

优选地，所述增益光纤材料的吸收波长与半导体激光器输出的泵浦光束波长一致。其中，所述半导体激光器输出的泵浦光束波长为980nm。

优选地，所述无源光纤为单模光纤。单模光纤中心玻璃芯很细(芯径一般为9或10微米左右)，只能传一种模式的光，其模间色散小，有利于光束进入倍频系统时减少色散。

优选地，所述布鲁斯特偏振片的起偏方向与倍频晶体的厚度方向一致，保证利用晶体的最大非线性系数，提高晶体倍频效率。