[发明专利]掺铥光纤激光器泵浦的增益开关激光器

说明书

本发明公开了一种掺铥光纤激光器泵浦的增益开关激光器，包括依次连接的脉冲发生器、偏置T形电路驱动、纳米脉冲泵浦源和第一光纤隔离器，第一光纤隔离器的输出端与光纤合束器的第一输入端连接，光纤合束器的输出端、第一光纤布拉格光栅、增益光纤和第二光纤布拉格光栅依次连接，光纤合束器的第二输入端连接有第一半导体激光器，第二光纤布拉格光栅的输出端输出光纤到Cr:ZnSe/S晶体，最终输出激光。本发明使用混合泵浦增益开关技术的1908纳米短波长激光来泵浦Cr:ZnSe/S晶体，不仅降低了泵浦脉冲光的阈值能量，而且输出的2微米激光相较于调Q、锁模技术产生的2微米激光时域状态更加稳定。

技术领域

本发明属于增益开关激光器技术领域，特别涉及一种掺铥光纤激光器泵浦的增益开关激光器。

背景技术

目前，在2微米人眼安全波段工作的激光器在科学研究和工业应用中引起了极大的兴趣，例如在传感、光谱学、材料加工应用和非线性频率转换领域。2微米波段具有丰富的分子吸收谱线，匹配该吸收波长的激光源对于大气激光雷达感测以及医学外科应用非常有用。 1908纳米的激光是1.9微米波段激光的一个重要分支，因为1908纳米的激光器可以通过泵浦Cr:ZnSe/S、Ho:YAG以及其他非线性晶体产生2微米波段的激光。然后，2微米的激光器可以通过泵浦ZGP晶体产生3微米到5微米的激光。3微米到5微米的中红外激光器广泛应用于光电对抗和激光雷达系统。通常，通过两种方式之一获得1908 纳米的激光：使用固态激光器或光纤激光器。然而，损耗和热效应会导致固态激光器显示出较低的光学效率和较差的光束质量因子。相比而言，全光纤激光器具有较低的损耗和热效应，这意味着它们具有更高的光学效率、输出功率和更好的光束质量因子。此外，全光纤激光器具有结构紧凑，重量轻，操作简单，光束质量好等诸多优点。

最近，采用增益开关技术产生脉冲的方式逐渐成为热点，随之而来产生了大量的相关研究和应用。借助于光纤良好的散热性能，掺铥光纤激器在高功率运转方面具有独特优势。掺铥增益光纤主要有780 纳米到800纳米、1200纳米、1550到1750纳米三个吸收带，1550 到1750纳米的吸收带与掺铒光纤激器的发射带重叠，选用掺铒光纤激器带间(in-band)泵浦掺铥光纤，可以得到非常低的泵浦量子损耗和较高的泵浦斜效率(70％到80％)，但无法获得高的脉冲能量。

相比于1550纳米吸收带，780纳米到800纳米光源可以直接使用商业的AlGaAs高功率半导体激光器进行泵浦，使用800纳米激光泵浦，激发态铥离子可以与基态铥离子作用产生两个f能级的铥离子，也就是“二到一”交叉驰豫过程。这个过程增加泵浦光的光光转换效率，使掺铥介质的光光转换效率理论值达到了的光转换效率理论值达到了的光转换效率理论值达到了的光转换效率理论值达到80％，这使得掺铥光纤激光器可以在高功率下运转，同时可以作为向中红外光谱转换的理想光源。但同时800纳米泵浦的输出脉冲由于“二到一”交叉弛豫过程使其在时域上不如1550纳米波长泵浦的输出脉冲规则，给应用带来了不便。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种掺铥光纤激光器泵浦的增益开关激光器。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种掺铥光纤激光器泵浦的增益开关激光器，包括依次连接的脉冲发生器、偏置T形电路驱动、纳米脉冲泵浦源和第一光纤隔离器，所述第一光纤隔离器的输出端与光纤合束器的第一输入端连接，所述光纤合束器的输出端、第一光纤布拉格光栅、增益光纤和第二光纤布拉格光栅依次连接，所述光纤合束器的第二输入端连接有第一半导体激光器，所述第二光纤布拉格光栅的输出端输出光纤到Cr:ZnSe/S晶体，最终输出激光。

作为优选，所述光纤合束器的第三输入端连接有第二半导体激光器；所述纳米脉冲泵浦源和第一光纤隔离器之间设有依次连接的第二光纤隔离器、波分复用器和掺铒光纤/铒镱共掺光纤，所述波分复用器的第一输入端与第二光纤隔离器的输出端连接，所述波分复用器的第二输入端和第三输入端分别连接有第三半导体激光器和第四半导体激光器。