[发明专利]双波长泵浦全光纤4.3μm波段二氧化碳激光器

权利要求书

1.双波长泵浦全光纤4.3μm波段二氧化碳激光器，其特征在于：包括泵浦源、输入实芯光纤、光纤合束器、密封气体腔、反共振空芯光纤和中红外晶体端帽；所述泵浦源有两个，分别为第一泵浦源和第二泵浦源；第一泵浦源为中心波长为1996nm-2008nm的2μm波段可调谐窄线宽光纤激光器，第二泵浦源为中心波长为2009nm-2029nm的2μm波段可调谐窄线宽光纤激光器，两种泵浦波长的光源同时泵浦，调整两泵浦源的中心波长使得第一泵浦源和第二泵浦源的中心波长分别与CO₂气体分子v₀至2v₁+v₃的受激吸收跃迁的R(n)与P(n+2)吸收线相一致；第一泵浦源的光源输出光纤与第一输入实芯光纤熔接，第二泵浦源的光源输出光纤与第二输入实芯光纤熔接；第一输入实芯光纤与第二输入实芯光纤均与光纤合束器相连接，光纤合束器将两路泵浦激光合为一束光后经光纤合束器的输出尾纤输出；反共振空芯光纤的输入端密封于密封气体腔中，在密封气体腔中，光纤合束器的输出尾纤与反共振空芯光纤的输入端耦合连接；密封气体腔连接有抽真空以及充气系统，抽真空以及充气系统用于对密封气体腔抽真空以及向密封气体腔以及反共振空芯光纤的纤芯中充入具有一定气压的二氧化碳气体以及缓冲气体；反共振空芯光纤的输出端熔接中红外晶体端帽。

2.根据权利要求1所述的双波长泵浦全光纤4.3μm波段二氧化碳激光器，其特征在于：密封气体腔其侧面留有一密封气体腔进气口用于与抽真空以及充气系统连接。

3.根据权利要求2所述的双波长泵浦全光纤4.3μm波段二氧化碳激光器，其特征在于：抽真空以及充气系统包括真空泵、CO₂气瓶、缓冲气体气瓶、气压调节阀以及气压计，通过真空泵对密封气体腔抽真空，通过CO₂气瓶以及CO₂气路上的气压调节阀以及气压计和缓冲气体气瓶以及缓冲气体气路上的气压调节阀以及气压计实现对反共振空芯光纤中CO₂气体和缓冲气体的气压调节以及监测。

4.根据权利要求1所述的双波长泵浦全光纤4.3μm波段二氧化碳激光器，其特征在于：所述二氧化碳气体纯度为99.99％，为激光系统的增益介质，通过CO₂气体分子的受激辐射跃迁使得两个不同波长的2μm波段泵浦激光通过受激辐射跃迁产生相同波长的4.3μm波段的激光输出。

5.根据权利要求1所述的双波长泵浦全光纤4.3μm波段二氧化碳激光器，其特征在于：所述缓冲气体为氦气、氩气或者甲烷。

6.根据权利要求1所述的双波长泵浦全光纤4.3μm波段二氧化碳激光器，其特征在于：所述输入实芯光纤为商用单模光纤，其在2μm波段的传输损耗小。

7.根据权利要求1所述的双波长泵浦全光纤4.3μm波段二氧化碳激光器，其特征在于：光纤合束器的输出尾纤为实芯光纤，光纤合束器的输出尾纤采用拉锥耦合的方式与反共振空芯光纤的输入端连接。

8.根据权利要求7所述的双波长泵浦全光纤4.3μm波段二氧化碳激光器，其特征在于：对光纤合束器的输出尾纤进行拉锥，拉锥后的光纤合束器的输出尾纤包括未拉锥区域、锥区和腰区；光纤合束器的输出尾纤的腰区和部分锥区伸入反共振空芯光纤的纤芯区域内。

9.根据权利要求8所述的双波长泵浦全光纤4.3μm波段二氧化碳激光器，其特征在于：光纤合束器的输出尾纤的伸入长度为红外晶体端帽输出端功率使耦合效率最大所对应的光纤合束器的输出尾纤的伸入长度。