[发明专利]一种双波长可切换光纤激光器及激光产生方法

说明书

本发明公开了一种双波长可切换光纤激光器，包括沿水平方向依次设置的第一激光泵浦源、第一准直透镜、二色镜、第一聚焦透镜、第一光纤光栅、第二光纤光栅、单包层掺Dy³⁺:InF₃光纤、第三光纤光栅、第四光纤光栅、第二聚焦透镜、第二准直透镜和第二激光泵浦源，第一激光泵浦源产生波长为1.7μm的激光，第二激光泵浦源产生波长为2.35μm的激光，第一光纤光栅和第四光纤光栅形成产生3μm激光的第一谐振腔，第二光纤光栅和第三光纤光栅形成产生4.3μm激光的第二谐振腔；本发明能够实现3μm激光和4.3μm激光的双输出和自由切换，且装置稳定性强，激光产生效率高。

技术领域

本发明属于中红外光纤激光器领域技术领域，具体涉及一种双波长可切换光纤激光器及激光产生方法。

背景技术

3~5μm波段的中红外激光在遥感监测、红外对抗和材料加工等领域具有重要应用，其中，稀土离子掺杂光纤激光器作为一种新兴的激光器，其体积小巧、空间紧凑且光束质量优异等优点，使其成为产生3~5μm中红外激光的理想方案之一。目前，针对稀土离子掺杂光纤激光器的激光发生研究主要包括两部分：

（一）单波长激光输出：

2016年，澳大利亚麦考瑞大学的Majewski等人用掺Dy³⁺:ZBLAN光纤得到了3μm波长的激光输出，2018年，又用掺Dy³⁺:InF₃光纤得到了3μm波长激光输出并观察到了4.3μm波长的自发辐射；2019年，国防科大Yulong Cui等人基于空芯石英光纤获得了波长4.3μm的连续激光；2020年，丹麦科技大学王亚洲等人在H₂填充空芯石英光纤中获得了波长4.2μm的脉冲激光。

（二）多波长激光输出：

2015年，电子科大李剑峰等人基于掺Ho³⁺氟化物光纤得到了3μm和2μm的双波长激光输出；2017年，加拿大麦克吉尔大学Chenglai Jia等人利用掺Tm³⁺氟化物光纤得到了1.9μm和2.3μm的双波长激光输出；2017年，深圳大学Chunyu Guo等人基于Er³⁺/Yb³⁺共掺光纤得到了1μm和1.5μm双波长激光输出。

在单波长激光输出领域，虽然在稀土离子掺杂光纤中获得3μm波长激光已有研究，但直接得到4.3μm波长的研究尚未有报道，有关报道都是基于气体填充空芯光纤，并且输出波长单一。在多波长激光输出领域，虽然已有在同个激光装置中获得了双波长激光输出的研究，但这些激光输出为同时产生的，无法实现切换输出，并且获得的双波长输出的最长波长只达到了3μm。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双波长可切换光纤激光器及激光产生方法，能够实现3μm激光和4.3μm激光的双输出和自由切换，且装置稳定性强，激光产生效率高。

本发明采用的技术方案如下：

一种双波长可切换光纤激光器，包括沿水平方向依次设置的第一激光泵浦源、第一准直透镜、二色镜、第一聚焦透镜、第一光纤光栅、第二光纤光栅、单包层掺Dy³⁺:InF₃光纤、第三光纤光栅、第四光纤光栅、第二聚焦透镜、第二准直透镜和第二激光泵浦源；第一光纤光栅和第四光纤光栅形成产生3μm激光的第一谐振腔，第二光纤光栅和第三光纤光栅形成产生4.3μm激光的第二谐振腔；

第一激光泵浦源产生波长为1.7μm的激光，第一准直透镜用于将1.7μm激光准直，第一聚焦透镜用于将1.7μm激光耦合进单包层掺Dy³⁺:InF₃光纤纤芯；

第二激光泵浦源产生波长为2.35μm的激光，第二准直透镜用于将2.35μm激光准直，第二聚焦透镜用于将2.35μm激光耦合进单包层掺Dy³⁺:InF₃光纤纤芯；