[发明专利]基于掺铥光纤激光器四倍频的蓝光激光产生方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及光学领域，尤其涉及一种基于掺铥光纤激光器四倍频技术的蓝光激光获得方法与装置。

背景技术

蓝光激光在高密度存储、水下探测与通信、彩色激光显示以及医学等领域都有着重要的应用价值。基于蓝光激光波长短，光点面积小的特点，蓝光存储可以将光谱存储容量大大提高。由于蓝光波长处于海水窗口，利用蓝光激光进行水下通信是提高潜艇通信速率的一个重要手段。作为三原色之一，蓝光激光在显示领域和生物检测领域具有重要的作用。

目前获得蓝光激光的手段主要有：

1、半导体激光器直接发射蓝光激光。目前，采用ZnSe以及GaN等半导体材料都获得了蓝光输出。半导体激光器体积小、光电转换效率高，但是光束质量较差，而且目前功率较低。

2、利用稀土掺杂光纤的上转换效应获得蓝光激光。目前的上转换蓝光激光器的增益介质大多采用掺Tm或Pr的氧化物与氟化物，该种方法获得的蓝光激光同样存在着输出功率较低的问题。

3、倍频近红外LD获得蓝光激光。采用对近红外LD直接倍频的方式获得的蓝光激光输出光束质量也不高，而且主要是适合波段的近红外LD输出功率不高，故限制了蓝光激光的输出功率。

总之，目前的蓝光激光产生方法中，难以获得在高功率输出的同时保持较高的光束质量。

发明内容

本发明提供了一种获得蓝光激光的新的方法和装置，有望获得较高功率和较好光束质量的蓝光激光输出。

本发明的基本思路是对掺铥光纤激光器四倍频获得蓝光激光输出。掺铥光纤激光器发射谱涵盖了1.8μm～2μm，目前采用大模场面积低数值孔径的双包层掺铥光纤激光器的输出功率可达1kW，同时由于光纤的结构限制，其保持了较好的光束质量，故通过四倍频技术可以获得较高功率、且较好光束质量的蓝光激光。

本发明的技术解决方案为：

基于掺铥光纤激光器四倍频的蓝光激光产生方法，包括以下步骤：

[1]利用793nm半导体激光器泵浦掺铥光纤，获得1.8μm～2μm激光输出；

[2]1.8μm～2μm激光经一级倍频，得到0.9μm～1μm激光输出；

[3]0.9μm～1μm激光经二级倍频，得到450nm～500nm蓝光激光输出。

基于掺铥光纤激光器四倍频的蓝光激光产生装置，包括掺铥光纤激光器单元、一级倍频单元和二级倍频单元；掺铥光纤激光器单元输出光经过一级倍频单元和二级倍频单元倍频后，产生蓝光激光输出。

上述基于掺铥光纤激光器四倍频的蓝光激光产生装置中，掺铥光纤激光器单元包括掺铥增益光纤、泵浦合束器、高反光纤光栅、低反光纤光栅和若干只半导体泵浦源；掺铥增益光纤输入端连接有高反射光纤光栅，输出端连接有低反射光纤光栅，若干只半导体泵浦源通过泵浦合束器与高反射光纤光栅连接。

上述基于掺铥光纤激光器四倍频的蓝光激光产生装置中，掺铥光纤激光器单元包括掺铥增益光纤、泵浦合束器、高反光纤光栅和若干只半导体泵浦源；掺铥增益光纤输入端连接有高反射光纤光栅，输出端设置有与光纤轴线呈8～10°的切角；若干只半导体泵浦源通过泵浦合束器与高反射光纤光栅连接。

上述基于掺铥光纤激光器四倍频的蓝光激光产生装置中，一级倍频单元包括一级倍频晶体和一级滤光片；掺铥光纤激光器单元输出光入射到一级倍频晶体，产生的一级倍频光透过一级滤光片传输至二级倍频单元。

上述基于掺铥光纤激光器四倍频的蓝光激光产生装置中，一级倍频单元包括在出射光轴上布置的凹面双色镜、高反凹面镜和一级倍频晶体，一级倍频晶体布置在凹面双色镜和高反凹面镜之间，掺铥增益光纤的输出光线与出射光轴的呈30～60°夹角，掺铥增益光纤输出光在凹面双色镜、高反凹面镜）和掺铥增益光纤之间振荡后，经凹面双色镜输出至二级倍频单元。

上述基于掺铥光纤激光器四倍频的蓝光激光产生装置中，二级倍频单元包括二级倍频晶体和二级滤光片；一级倍频光入射至二级倍频晶体倍频后入射到二级滤光片，蓝光激光透过二级滤光片输出。

上述基于掺铥光纤激光器四倍频的蓝光激光产生装置中，掺铥增益光纤为双包层光纤；一级倍频晶体）的前、后端设置有准直透镜；二级倍频晶体的后端设置有准直透镜。