[发明专利]一种拉曼光纤激光器

说明书

本发明公开了一种拉曼光纤激光器，包括依次连接的高反光纤光栅、拉曼激光种子源、光纤激光泵浦源和拉曼激光放大器，所述拉曼激光种子源包括依次连接的反射端级联光栅串、拉曼增益光纤和输出端级联光栅串，所述反射端级联光栅串与高反光纤光栅相连，所述光纤激光泵浦源包括依次连接的半导体泵浦激光器、光纤侧面合束器、反向输出光栅、掺镱光纤和正向输出光栅，所述半导体泵浦激光器与输出端级联光栅串相连，所述正向输出光栅与拉曼激光放大器相连，本发明所公开的拉曼光纤激光器具有结构简单，泵浦激光利用效率高，拉曼光纤激光器转换效率高等优点。

技术领域

本发明涉及光纤和激光技术领域，特别涉及一种高转换效率、高功率的拉曼光纤激光器。

背景技术

近年来，光纤激光器得到了快速发展，其中包括功率、光束质量以及全光纤结构等。这使得光纤激光器在工业、国防以及科研领域得到快速的应用发展。

然而受到光纤材料本征属性的限制，光纤功率的大幅度提高只发生在特定的波长窗口。比如，掺镱光纤激光器只有1微米波长处的单模输出功率，从2009年的10kW发展到现在100kW，而其他波长的功率却没有显著的提高。这样严重限制了光纤激光器在其他波长应用领域的发展。比如在肺部转移瘤切除手术方面，目前主要是Rolle博士及其合作者Barbara Baier等在其手术中采用的Nd:YAG 1318.8nm激光源。由于该波长在组织中的吸收与散射适当，使得该波长可以同时实现切割、止血与缝合的效果。其临床实验，获得了良好的效果。经过多年的发展，其采用的激光功率从早期的40W增加到了150W，激光器从传统的Nd:YAG变为直接半导体激光器。传统的Nd:YAG产生1318.8nm激光器的方案增益较小、转换效率低、较难获得大功率且系统较为庞大。半导体激光器虽然可以极大的改善光光转换效率，得到紧凑的激光系统，但是其光束质量较差。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种拉曼光纤激光器，以达到精简拉曼光纤激光器的结构，提高泵浦光的利用效率和整个拉曼光纤激光器的转换效率的目的。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种拉曼光纤激光器，包括依次连接的高反光纤光栅、拉曼激光种子源、光纤激光泵浦源和拉曼激光放大器，所述拉曼激光种子源包括依次连接的反射端级联光栅串、拉曼增益光纤和输出端级联光栅串，所述反射端级联光栅串与高反光纤光栅相连，所述光纤激光泵浦源包括依次连接的半导体泵浦激光器、光纤侧面合束器、反向输出光栅、掺镱光纤和正向输出光栅，所述半导体泵浦激光器与输出端级联光栅串相连，所述正向输出光栅与拉曼激光放大器相连。

上述方案中，所述高反光纤光栅的中心波长与光纤激光泵浦源的激光波长一致。

上述方案中，所述拉曼激光放大器为一段拉曼增益光纤。

上述方案中，所述高反光纤光栅、反向输出光栅、正向输出光栅的反射率顺序递减。

通过上述技术方案，本发明提供的拉曼光纤激光器中，反向输出光栅、掺镱光纤与正向输出光栅共同组成了1070nm/1080nm的谐振腔，产生1070nm/1080nm波长的激光，并向左右两个方向耦合输出。同时，高反光纤光栅和反向输出光栅也组成了一个1070nm/1080nm的谐振腔，实现进入该谐振腔的1070nm/1080nm波长激光的多次往返。

本发明将拉曼激光种子源放入到由高反光纤光栅和反向输出光栅组成的谐振腔中，实现了1070nm/1080nm激光多次往返经过种子源，通过拉曼增益光纤的拉曼频移，实现拉曼种子激光输出。拉曼种子激光经过输出端级联光栅串耦合输出，并经过光纤激光泵浦源进入拉曼激光放大器。同时，光纤激光泵浦源产生的经过正向输出光栅耦合输出的1070nm/1080nm泵浦激光进入拉曼激光放大器，实现对拉曼种子激光的增益放大。

本发明的泵浦激光始终在级联结构中产生、往返及用于放大，没有分支器件的引入，减少泵浦激光损耗，同时反向泵浦激光被充分利用，从而提高了泵浦激光利用效率，进而提高转换效率。