[发明专利]一种可实现3～5μm波段调谐的光纤气体级联拉曼激光器

摘要

一种可实现3～5μm波段调谐的光纤气体级联拉曼激光器，该激光器包括1μm波段可调谐泵浦源、第一级气体拉曼激光产生装置和第二级气体拉曼激光产生装置，所述第一级气体拉曼激光产生装置将1μm波段可调谐泵浦源产生的1μm的泵浦激光转化成第一级拉曼散射激光，所述第一级拉曼散射激光为1.5μm波段或者2μm波段的激光；所述第二级气体拉曼激光产生装置将第一级拉曼散射激光转化成第二级拉曼散射激光，第二级拉曼散射激光为3～5μm波段可调谐的中红外激光。本发明首次采用气体拉曼级联的方式在反共振负曲率空芯光纤中实现了3～5μm波段可调谐中红外激光输出。

主权项

一种可实现3～5μm波段调谐的光纤气体级联拉曼激光器，其特征在于，包括1μm波段可调谐泵浦源、第一级气体拉曼激光产生装置和第二级气体拉曼激光产生装置，所述第一级气体拉曼激光产生装置将1μm波段可调谐泵浦源产生的1μm的泵浦激光耦合进第一级拉曼激光产生装置中一段充有第一级拉曼气体的空芯光纤中，通过第一级拉曼气体分子的受激拉曼散射将1μm波段的激光转换到1.5μm波段或2μm波段的第一级拉曼散射激光；所述第二级气体拉曼激光产生装置将所述第一级拉曼激光产生装置产生的第一级拉曼激光耦合到一段充有第二级拉曼气体的空芯光纤中，利用第二级拉曼气体分子的受激拉曼散射产生3～5μm波段可调谐的中红外激光；所述第一级气体拉曼激光产生装置以及第二级拉曼激光产生装置采用的空芯光纤是在中红外波段具有较低传输损耗的反共振负曲率空芯光纤，所述反共振负曲率空芯光纤为自由边界型或冰淇淋型反共振负曲率空芯光纤；自由边界型或冰淇淋型反共振负曲率空芯光纤均由包层毛细管、纤芯和纤芯内的多根毛细管组成，所有毛细管均为玻璃材质；其中自由边界型反共振负曲率空芯光纤所对应的纤芯内的毛细管均为圆形；冰淇淋型反共振负曲率空芯光纤所对应的纤芯内的毛细管具有类冰淇淋形状；所述第一级拉曼激光产生装置和第二级拉曼激光产生装置中至少一个采用环形腔反馈结构激光产生装置；所述环形腔反馈结构激光产生装置沿着光路传输方向依次包括3#高反镜、4#高反镜、3#半波片、偏振分光棱镜、4#半波片、耦合透镜、泵浦激光高透双色镜、输入端气室、空芯光纤、输出端气室、输出透镜、滤波片、5#高反镜、耦合输出镜以及反馈耦合透镜；泵浦激光经3#高反镜以及4#高反镜实现对泵浦激光的准直，3#半波片和偏振分光棱镜对准直之后的泵浦激光的功率进行控制，4#半波片调节泵浦激光偏振方向；经4#半波片输出的泵浦激光通过耦合透镜实现泵浦激光与空芯光纤纤芯的模式匹配，然后泵浦激光经过泵浦激光高透双色镜以及输入端气室的输入窗口耦合到空芯光纤的纤芯中，泵浦激光在空芯光纤的纤芯中与填充于纤芯中的拉曼气体发生受激拉曼散射作用产生单程放大的拉曼激光，拉曼激光依次经过输出端气室的输出窗口、输出准直透镜准直、滤波片滤波、高反镜反射后到达耦合输出镜，一部分拉曼激光透过耦合输出镜再经过反馈耦合透镜和泵浦激光高透双色镜后重新注入到空芯光纤中，形成环形腔反馈回路，耦合输出镜将另一部分拉曼激光直接输出。