[发明专利]基于软玻璃光纤覆盖2-10μm波段任意波长的中红外光纤激光器系统

摘要

本发明公开了基于软玻璃光纤覆盖2‑10μm波段任意波长的中红外光纤激光器系统，其特征在于：是将碲酸盐、硫化物和硒化物三种软玻璃光纤组合，利用其高非线性效应，实现2‑10μm波段任意波长的激光输出；整个系统包括种子光产生单元、种子光放大单元、碲酸盐光纤级联拉曼单元、硫化物光纤级联拉曼单元和硒化物光纤级联拉曼单元五个部分。本发明所基于的软玻璃光纤具有高拉曼增益系数、大拉曼频移和宽拉曼增益带宽，利用该光纤的级联受激拉曼过程，产生输出波长覆盖2‑10μm的中红外激光，进一步拓展可获得输出波长超过13μm的激光输出。

主权项

1.基于软玻璃光纤覆盖2‑10μm波段任意波长的中红外光纤激光器系统，其特征在于：所述中红外光纤激光器系统是将碲酸盐光纤、硫化物光纤和硒化物光纤三种软玻璃光纤组合，利用其高非线性效应，实现2‑10μm波段任意波长的激光输出；所述中红外光纤激光器系统包括种子光产生单元(I)、种子光放大单元(II)、碲酸盐光纤级联拉曼单元(III)、硫化物光纤级联拉曼单元(IV)和硒化物光纤级联拉曼单元(V)五个部分；所述碲酸盐光纤级联拉曼单元(III)、所述硫化物光纤级联拉曼单元(IV)和所述硒化物光纤级联拉曼单元(V)分别是在碲酸盐光纤(15)、硫化物光纤(20)、硒化物光纤(25)的两端附近区域刻有反射一阶拉曼斯托克斯信号的光纤布拉格光栅对、反射二阶拉曼斯托克斯信号的光纤布拉格光栅对和反射三阶拉曼斯托克斯信号的光纤布拉格光栅对；所述反射二阶拉曼斯托克斯信号的光纤布拉格光栅对位于所述反射一阶拉曼斯托克斯信号的光纤布拉格光栅对的外侧，所述反射三阶拉曼斯托克斯信号的光纤布拉格光栅对位于所述反射二阶拉曼斯托克斯信号的光纤布拉格光栅对的外侧；所述碲酸盐光纤(15)输入端与所述种子光放大单元(II)相连，所述种子光放大单元(II)输出2μm激光通过第一端面耦合部分(14)进入碲酸盐光纤(15)；所述种子光放大单元(II)的信号光输入端与种子光产生单元(I)的激光输出端相连，所述种子光产生单元(I)输出2μm信号光通过合束器(11)耦合进入种子光放大单元(II)的双包层掺铥光纤II(12)中；所述碲酸盐光纤(15)输出端与硫化物光纤(20)输入端相连，所述碲酸盐光纤(15)输出端激光通过第二端面耦合部分(19)进入硫化物光纤(20)输入端；所述硫化物光纤(20)输出端与硒化物光纤(25)输入端相连，所述硫化物光纤(20)输出端激光通过第三端面耦合部分(24)进入硒化物光纤(25)输入端；所述种子光产生单元(I)是由790nm半导体激光器I(1)、波分复用器(2)、双包层掺铥光纤I(3)、宽带 可调谐滤波器(4)、声光调制器(5)、隔离器I(6)和输出耦合器(7)依次相连而成；所述输出耦合器(7)一端与所述波分复用器(2)相连，构成环形腔；所述790nm半导体激光器(1)泵浦双包层掺铥光纤I(3)产生2μm激光，所述宽带可调谐滤波器(4)调谐波长范围，所述声光调制器(5)调节种子光的脉冲输出，所述隔离器I(6)限制光的方向，使其单向运转；所述种子光放大单元(II)包括第一隔离器II(8)、第一790nm半导体激光器II(9)、第二790nm半导体激光器II(10)、合束器(11)、双包层掺铥光纤II(12)和第二隔离器II(13)；所述种子光产生单元(I)输出2μm脉冲信号光与第一790nm半导体激光器II(9)、第二790nm半导体激光器II(10)一起通过所述合束器(11)耦合进入双包层掺铥光纤II(12)中，2μm脉冲信号光功率通过第一790nm半导体激光器II(9)、第二790nm半导体激光器II(10)的泵浦，在双包层掺铥光纤II(12)中得到放大；所述碲酸盐光纤(15)、硫化物光纤(20)和硒化物光纤(25)的纤芯尺寸分别与2‑3.64μm、3.64‑5.89μm和5.89‑10μm波段的单模模场相匹配；所述声光控制器(5)调节2μm种子光的脉冲宽度在10‑100ns，所述宽带可调谐滤波器(4)调谐波长范围在1.90‑2.10μm。