[发明专利]基于受激拉曼散射的2微米波段激光获取方法及激光器

说明书

本发明公开了基于受激拉曼散射的2微米波段激光获取方法及激光器，属于激光领域，方法包括：将泵浦光源发出的1550nm波长的泵浦激光导入到掺铥光纤中；掺铥光纤对泵浦激光进行吸收后输出2微米波段激光，将未被吸收的泵浦激光从掺铥光纤中导入到高非线性光纤中；高非线性光纤对未被吸收的泵浦激光进行受激拉曼散射频移后输出波长为1663nm波长的一阶拉曼激光，并将拉曼激光导入到掺铥光纤中；掺铥光纤对一阶拉曼激光进行吸收后输出2微米波段激光。本发明通过受激拉曼散射效应提高对泵浦激光的利用效率，从而以更简单的方式、更低的成本获得更高效率和功率的2微米波段激光。

技术领域

本发明涉及激光领域，特别涉及一种基于受激拉曼散射的2微米激光输出方法及激光器。

背景技术

2微米波段激光在医疗、光谱探测、非金属加工等领域有广泛的用处。近十几年，掺铥光纤激光器成为获得2微米波段激光的一种重要手段[J.Xu,High Power Pulsed 2-μmTm3+-doped Fiber laser,in book of Semiconductor Laser Diode Technology andApplication,Intech,2012,ISBN:978-953-51-0594-7]。

目前，掺铥光纤激光器通常采用波长为793nm波长的半导体激光器作为泵浦光源。然而采用793nm波长的泵浦源有两个缺陷：一是转换效率低，虽然793nm波长泵浦掺铥光纤激光器存在显著的2-1转换机制，实际上由于上转换、激发态吸收等机制的影响，其光光转换斜效率难以大于40％，而且为了实现较高的2-1机制，需要较高浓度的铥离子掺杂浓度，因而带来严重的热效应问题；二是2-1机制消耗了激光下能级的低能态粒子数，因此输出较短波长的激光不太容易，比如在中红外激光有重要应用价值的1908nm的激光，采用793nm波长泵浦就不太容易获得。

在实际使用中，如果考虑到半导体激光器的成本差异，793nm波长的半导体激光泵浦源由于靠近了GaAlAs(砷化镓铝)材料的能隙边缘，需要高掺铝浓度，不仅制作成本高，且高功率793nm的半导体芯片目前尚无很好技术[R.Felder,Performance of a GaAlAslaser diode stabilized on a hyperfine component of two-photon transitions inrubidium at 778nm,Proc.of SPIE,Photonics West’95,2378:52-57,1995]。

为此，人们提出了利用1.6微米波长进行同带泵浦的方法[D.Shen,High-powerwidely tunable Tm:fibre lasers pumped by an Er,Yb co-doped fibre laser at 1.6μm,Optics Express,Vol.14,pp6084,2006]，其优势是转换效率高，光光转换的斜效率可达72％，且短波长调谐范围可以到1859nm，对于产生1908nm的短波长2微米波段激光十分有好处。但是，采用此种方案时，获得1.6微米的泵浦波长依然是一个棘手的问题，Er/Yb(铒/镱)共掺的光纤本身制备困难，且其自身的效率也不易提高，毕竟Er/Yb的峰值波长在1550nm处。实际上，所引文献的泵浦波长是1565nm，距离1650nm的掺铥光纤吸收峰还不是完全吻合。

另外，还有其它波长的泵浦方案在实验室展示了一定效果，如1550nm[陶蒙蒙，掺铥光纤激光器波长可调谐输出特性，红外与激光工程，2016,002(012):37-41]，1570nm[一种同带泵浦掺铥石英光纤的2微米单频光纤激光器制造技术，史伟，CN 201410103688]，1905nm[Y.Wang,High power tandem-pumped thul ium-doped fiber laser,Opticsexpress,Vol23-3,pp2991-8,2015]等，上述方案使用的泵浦波长并未明显提高掺铥光纤激光器的转换效率，因而也无法获得高功率2微米波段的激光输出。