[发明专利]钕钬镱三掺碲酸盐光纤的2.0μm波段低阈值单频光纤激光器

说明书

本发明公开钕钬镱三掺碲酸盐光纤的2.0μm波段低阈值单频光纤激光器。其包括单或双808 nm半导体激光泵浦源、宽带光纤布拉格光栅、窄带光纤布拉格光栅、增益光纤、毛细管封装材料、波分复用器、光隔离器、自动温度控制系统、光纤合束器。本发明利用钕钬镱三掺碲酸盐单模光纤中离子的高掺杂浓度，以及镱离子的能量传递桥梁作用，大大提高了钕离子向钬离子的能量传递效率，进而增加钬离子的发光强度，改善目前碲酸盐单模光纤激光器高激光阈值、低输出功率，结构复杂等问题；同时采用1‑9 cm短直腔结构，通过选择窄带光纤布拉格光栅的3 dB反射谱宽，确保在数厘米长的激光腔内只存在一个单纵模，实现2.0μm波段低阈值单频激光输出。

技术领域

本发明属于光纤及光纤激光器领域，尤其涉及一种钕钬镱三掺碲酸盐光纤的2.0μm波段低阈值单频光纤激光器。

背景技术

光纤激光器属于一类新型的固体激光器，光纤充当其增益介质，具有好的光束品质、极高的可靠性，稳定性以及优异的散热性、小的体积等优点，被誉为第三代激光技术的典型代表。目前光纤激光器已经在制造、航空航天、化工、军事等众多领域中得到了广泛的应用。美国权威的市场调查公司Strategies Unli mited预测，到2017年全球激光器的年度总收入将有望突破110亿美元大关。近年来CO₂激光器年收入变化不大，而光纤激光器年收入则以10％以上的增长率增加，并且2015年的年收入要远高于其它种类的激光器。由此可见，光纤激光器在激光器领域中占据着主导地位。2.0μm波段光纤激光器在生物医疗、材料加工、人眼安全激光雷达、中红外激光泵浦源和中红外超连续谱产生等领域都有重要的应用，已成为国际上研究的热点。

碲酸盐玻璃作为重金属氧化物玻璃的一种，相比其他常用玻璃基质，具有很多优势：①比石英玻璃、锗酸盐玻璃最大声子能量要低；②比氟化物玻璃化学稳定性和机械性能要好；③具有高的稀土离子溶解能力以及大的吸收和发射截面等。由此，采取碲酸盐玻璃作为2.0μm光纤激光器的基质材料越来越获得高度重视。稀土离子掺杂光纤激光器是一种典型的光纤激光器，被科研人员广泛进行研究。常用于稀土掺杂的离子有Nd³⁺、Yb³⁺、Tm³⁺、Ho³⁺、Er³⁺和Pr³⁺等离子。Tm³⁺和Ho³⁺离子可用于产生2.0μm波段的激光，激活离子Tm³⁺:³F₄→³H₆和Ho³⁺:⁵I₇→⁵I₈跃迁的受激发射可以产生2.0μm波段激光。如何在碲酸盐玻璃基质中获得低阈值、高功率、结构紧凑、体积小且结构简单的2.0μm波段激光输出成为当前研究的重点与难点。