[发明专利]一种4~8μm脉冲拉曼全光纤激光器

说明书

本发明公开了一种4~8μm脉冲拉曼全光纤激光器，属于激光器领域。本发明的一种4~8μm脉冲拉曼全光纤激光器，包括顺序连接的光源，增益光纤一和增益光纤二，所述增益光纤一上设有第一谐振腔和第二谐振腔，所述增益光纤二上设有多阶斯托克斯光谐振腔，所述第一谐振腔与第二谐振腔部分重叠，所述第二谐振腔内与第一谐振腔不相重叠处设有脉冲开关。本发明的一种4~8μm脉冲拉曼全光纤激光器具有常温下高效率实现4μm中红外调Q脉冲，以及4μm以上拉曼调Q脉冲激光，能够大大降低激光阈值，提高输出效率，降低成本损耗较小，易于集成，利于实际应用，实现在非冷却室温条件下3.9μm激光高效输出的特点。

技术领域

本发明涉及一种激光器，特别是一种4~8μm脉冲拉曼全光纤激光器。

背景技术

中红外波段的激光由于在大气通信、工业、国防、医疗、化学等领域具有广泛的应用而受到众多研究学者的青睐。相对于传统固体和气体激光器相比，光纤激光器具有低阈值、光束质量好、高转换效率；同时，作为增益介质的光纤具有柔韧性好、易于集成的特点，其高的表面积-体积比利于散热。而中红外调Q脉冲激光器在工业加工、激光微创手术、非线性波长转换、激光对抗等方面具有不可替代的重要应用，因此发展中红外脉冲光纤激光器具有重要的科学意义和应用价值。

近年来，2 μm和3 μm波段的中红外脉冲光纤激光器取得了较多进展，更长的波段可以通过拉曼效应来实现。拉曼光纤激光器利用光纤中的非线性受激拉曼散射效应产生斯托克斯光，长波长的激光输出可以通过高阶拉曼效应来实现。近年来，在中红外波段，中红外拉曼光纤激光器研究比较活跃的当属加拿大拉瓦尔大学的研究小组，在近些年的报道中，他们所获得的最长波长（3.77 μm）是采用3 μm波段掺Er氟化物ZBLAN光纤作为泵源，采用无源硫化物光纤作为非线性介质，虽然获得了连续拉曼激光输出，但是输出功率和斜率效率均较低。国内在此方面的研究相对滞后，还仅限于仿真阶段。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种常温下高效率实现4μm中红外调Q脉冲，以及4μm以上拉曼调Q脉冲激光，能够大大降低激光阈值，提高输出效率，降低成本损耗较小，易于集成，利于实际应用，实现在非冷却室温条件下3.9μm激光高效输出的4~8μm脉冲拉曼全光纤激光器。

本发明采用的技术方案如下：

本发明一种4~8μm脉冲拉曼全光纤激光器，包括顺序连接的光源，增益光纤一和增益光纤二，所述增益光纤一上设有第一谐振腔和第二谐振腔，所述增益光纤二上设有多阶斯托克斯谐振腔，所述第一谐振腔与第二谐振腔部分重叠，所述第二谐振腔内与第一谐振腔不相重叠处设有脉冲开关。

由于采用了上述技术方案，光从光源发出，经过增益光纤一，在第一谐振腔反复振荡增益，形成1.2 μm的激光；在第二谐振腔中，由于可饱和吸收体的存在，第二谐振腔内首先处于一个低Q值状态，粒子能量跃迁并积累在⁵I₅能级，当激光的能量达到脉冲开关阈值的时候，脉冲开关被打开，第二谐振腔内的Q值瞬间提高，积累在⁵I₅能级上的粒子便以雪崩的形式跃迁到下能级，输出一个巨脉冲，能量释放后脉冲开关关闭，腔内Q值骤减，如此往复产生高效3.9μm调Q巨脉冲输出。

本发明的一种4~8μm脉冲拉曼全光纤激光器，所述第一谐振腔位于第二谐振腔内，所述脉冲开关设置于第二谐振腔内远光源端。

由于采用了上述技术方案，第一谐振腔置于第二谐振腔内，由1.2 μm激光级联输出3.9μm激光可有效提高3.9μm激光输出效率，同时大大降低系统产生的热量，结构合理，缩小了激光器体积，便于激光器集成应用。

本发明的一种4~8μm脉冲拉曼全光纤激光器，所述第一谐振腔包括第二激光高反光栅和第三激光高反光栅，所述第二谐振腔包括第一激光高反光栅和第四激光半反光栅。