CN105244738A - 一种单频窄线宽绿光激光器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单频窄线宽绿光激光器,包括1064nm波段单频窄线宽环形腔掺镱光纤激光器(100),保偏掺镱光纤放大器(20)及基于周期极化反转铌酸锂(PPLN)光波导的倍频***(30),1064nm波段单频窄线宽环形腔掺镱光纤激光器(100)输出的激光经保偏掺镱光纤放大器(20)放大后,通过光纤直接注入基于PPLN光波导的倍频***(30)并倍频为532nm波段单频窄线宽绿光。本发明相比现有技术具有以下优点:采用1064nm波段单频窄线宽环形腔掺镱光纤激光器作为种子源,经保偏掺镱光纤放大器,由PPLN倍频晶体波导倍频获得高性能的单频窄线宽绿色激光,结构简单紧凑。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型绿色激光器,尤其是一种单频窄线宽绿光激光器。
背景技术
绿色激光在激光显示、激光传感、医疗、工业加工等领域有广泛的应用。绿色激光一般采用固体激光器通过腔内、腔外的倍频方式来实现,而整个***中采用空间对准的光学元件,结构复杂,且多数绿色激光为自由偏振多模激光,线宽较宽。光纤激光器具有转换效率高,稳定性好、窄线宽,结构紧凑等优点。近年来,随着新型周期极化反转铌酸锂(PPLN)光波导的应用,采用光纤激光器作为倍频种子源,波导型PPLN倍频晶体作为倍频***,获得结构紧凑性能稳定的绿色激光成为可能,这种绿色激光产生方法为全光纤型,避免了采用空间光学器件复杂对准和定期维护。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供了一种窄线宽、长相干长度的单频窄线宽绿光激光器。
单频绿色激光除具有传统激光器的优点外,还具有窄线宽、长相干长度等优点,这在激光传感和相干检测领域有较好的应用。
本发明是通过以下技术方案实现的,一种单频窄线宽绿光激光器,包括1064nm波段单频窄线宽环形腔掺镱光纤激光器(100),保偏掺镱光纤放大器(20)及基于PPLN光波导的倍频***(30),1064nm波段单频窄线宽环形腔掺镱光纤激光器(100)输出的激光经保偏掺镱光纤放大器(20)放大后,通过光纤直接注入基于PPLN光波导的倍频***(30)并倍频为532nm波段单频窄线宽绿光。
作为优化的技术方案,在倍频后的532nm波段单频窄线宽绿光和余下的1064nm激光经分光镜进行分离。
更具体的,所述1064nm波段单频窄线宽环形腔掺镱光纤激光器(100)包括作为泵浦光源的976nm半导体激光器(1)、980/1064nm保偏光纤波分复用器(2)、保偏掺镱光纤(3)、保偏光纤耦合器(4)、保偏光纤环形器(5)、未泵浦掺镱光纤(6)、中心波长为1064nm波段的光纤布拉格光栅(7),以及保偏光纤隔离器(8);
保偏光纤波分复用器(2)、保偏掺镱光纤(3)、保偏光纤耦合器(4)和保偏光纤环形器(5)相互连接形成环形腔,半导体激光器(1)连接保偏光纤波分复用器(2)的a端口,保偏光纤波分复用器(2)的b端口连接保偏掺镱光纤(3)的第一端,保偏掺镱光纤(3)的第二端连接保偏光纤环形器(5)的c端口,保偏光纤环形器(5)的a端口连接保偏光纤耦合器(4)的b端口,保偏光纤耦合器(4)的a端口连接保偏光纤波分复用器(2)的c端口,保偏光纤环形器(5)的b端口通过未泵浦掺镱光纤(6)连接光纤布拉格光栅(7),保偏光纤耦合器(4)的c端口通过保偏光纤隔离器(8)连接保偏掺镱光纤放大器(20);
半导体激光器(1)经保偏光纤波分复用器(2)进入保偏掺镱光纤(3),使Yb3+形成粒子数反转,所述的保偏掺镱光纤(3)产生的荧光沿着逆时针方向传输,保偏掺镱光纤(3)产生的荧光依次经过保偏光纤波分复用器(2)、保偏光纤耦合器(4)、保偏光纤环形器(5)的a端口、b端口,通过未泵浦掺镱光纤(6),经光纤布拉格光栅(7)反射回未泵浦掺镱光纤(6),经保偏光纤环形器(5)的b端口、c端口返回主环形腔中,在多次的循环放大振荡后形成激光通过保偏光纤耦合器(4)和保偏光纤隔离器(8)输出并进入保偏掺镱光纤放大器(20)放大。
更具体的,所述保偏掺镱光纤放大器(20)是单级双向泵浦结构,包括依次相连的第一保偏光纤波分复用器或保偏光纤合束器(10)、保偏掺镱光纤(11)、第二保偏光纤波分复用器或保偏光纤合束器(12)、保偏光纤隔离器(14),第一单模或多模976nm半导体激光器泵浦光(9)连接第一保偏光纤波分复用器或保偏光纤合束器(10),第二单模或多模976nm半导体激光器泵浦光(13)连接第二偏光纤波分复用器或保偏光纤合束器(12);
第一、第二单模或多模976nm半导体激光器泵浦光(9)、(13)通过第一、第二980/1064nm保偏光纤波分复用器或保偏光纤合束器(10)、(12)进入保偏掺镱光纤(11),实现Yb3+形成粒子数反转,种子光通过后得到放大后依次通过第二单模或多模976nm半导体激光器泵浦光(13)、1064nm波段保偏光纤隔离器(14)进入基于PPLN光波导的倍频***(30);
保偏掺镱光纤放大器(20)是单级双向泵浦结构,或单级单向泵浦结构或是多个单级双向泵浦结构、单级单向结构的级联组合结构。
优化的,所述保偏掺镱光纤(11)采用的是保偏单包层掺镱光纤或保偏双包层掺镱光纤。
更具体的,所述基于PPLN光波导的倍频***(30)包括PPLN晶体波导(15)以及532/1064nm二向色镜(16),经过保偏掺镱光纤放大器(20)放大后的1064nm波段单频窄线宽环形腔掺镱光纤激光通过光纤注入PPLN晶体波导(15)实现倍频产生532nm波段单频绿色激光,通过自由空间输出或光纤输出,532nm波段单频窄线宽绿光和未转换余下的1064nm波段激光被532/1064nm二向色镜(16)分离。
本发明相比现有技术具有以下优点:采用1064nm波段单频窄线宽环形腔掺镱光纤激光器作为种子源,经保偏掺镱光纤放大器放大,由PPLN倍频晶体波导倍频获得高性能的单频窄线宽绿色激光,结构简单紧凑。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为1064nm波段单频窄线宽环形腔掺镱光纤激光器光谱图。
图中标号:1001064nm波段单频窄线宽环形腔掺镱光纤激光器、20保偏掺镱光纤放大器、30PPLN倍频晶体波导倍频***、1半导体激光器、2980/1064nm保偏光纤波分复用器、3保偏掺镱光纤、4保偏光纤耦合器、5保偏光纤环形器、6未泵浦掺镱光纤、7光纤布拉格光栅、8保偏光纤隔离器、9半导体激光器、10980/1064nm保偏光纤波分复用器、11保偏掺镱光纤、12980/1064nm保偏光纤波分复用器、13半导体激光器、14保偏光纤隔离器、15PPLN倍频晶体波导、16二向色镜。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明,本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示,本实施例中,一种单频窄线宽绿光激光器,包括1064nm波段单频窄线宽环形腔掺镱光纤激光器100,保偏掺镱光纤放大器20及基于PPLN(周期极化反转铌酸锂)光波导的倍频***30。
1064nm波段单频窄线宽环形腔掺镱光纤激光器100输出的激光经保偏掺镱光纤放大器20放大后,通过光纤直接注入基于PPLN光波导的倍频***30并倍频为532nm波段单频窄线宽绿光。倍频后的532nm波段单频窄线宽绿光和余下的1064nm波段激光经分光镜进行分离。
所述1064nm波段单频窄线宽环形腔掺镱光纤激光器100包括作为泵浦光源的976nm半导体激光器1、980/1064nm保偏光纤波分复用器2、保偏掺镱光纤3、保偏光纤耦合器4、保偏光纤环形器5、未泵浦掺镱光纤6、中心波长为1064nm波段的光纤布拉格光栅7,以及保偏光纤隔离器8。
保偏光纤波分复用器2、保偏掺镱光纤3、保偏光纤耦合器4和保偏光纤环形器5相互连接形成环形腔。半导体激光器1连接保偏光纤波分复用器2的a端口,保偏光纤波分复用器2的b端口连接保偏掺镱光纤3的第一端,保偏掺镱光纤3的第二端连接保偏光纤环形器5的c端口,保偏光纤环形器5的a端口连接保偏光纤耦合器4的b端口,保偏光纤耦合器4的a端口连接保偏光纤波分复用器2的c端口,保偏光纤环形器5的b端口通过未泵浦掺镱光纤6连接光纤布拉格光栅7,保偏光纤耦合器4的c端口通过保偏光纤隔离器8连接保偏掺镱光纤放大器20。
半导体激光器1经保偏光纤波分复用器2进入保偏掺镱光纤3,使Yb3+形成粒子数反转,所述的保偏掺镱光纤3产生的荧光沿着逆时针方向传输损耗较小,保偏掺镱光纤3产生的荧光依次经过保偏光纤波分复用器2、保偏光纤耦合器4、保偏光纤环形器5的a端口、b端口,通过未泵浦掺镱光纤6,经光纤布拉格光栅7反射回未泵浦保偏掺镱光纤6,经保偏光纤环形器5的b端口、c端口、保偏掺镱光纤3、保偏光纤波分复用器2,在多次的循环放大振荡后形成激光通过保偏光纤耦合器4和保偏光纤隔离器8输出并进入保偏掺镱光纤放大器20放大。光纤布拉格光栅7和在未泵浦掺镱光纤6产生的饱和吸收效应引入的自写入动态光栅共同作用,保证单频窄线宽激光形成。全保偏器件的使用保证激光稳定的单偏振输出。1064nm波段单频窄线宽环形腔掺镱光纤激光器光谱图见图2。
所述保偏掺镱光纤放大器20是单级双向结构。包括依次相连的第一保偏光纤波分复用器或保偏光纤合束器10、保偏掺镱光纤11、第二保偏光纤波分复用器或保偏光纤合束器12、保偏光纤隔离器14,第一单模或多模976nm半导体激光器泵浦光9连接第一保偏光纤波分复用器或保偏光纤合束器10,第二单模或多模976nm半导体激光器泵浦光13连接第二偏光纤波分复用器或保偏光纤合束器12。
所述1064nm波段单频窄线宽环形腔掺镱光纤激光器100产生的激光进入第一保偏光纤波分复用器或保偏光纤合束器10。
采用的保偏掺镱光纤11是保偏单包层掺镱光纤或保偏双包层掺镱光纤。第一、第二单模或多模976nm半导体激光器泵浦光9、13通过第一、第二980/1064nm保偏光纤波分复用器或保偏光纤合束器10、12进入保偏掺镱光纤11,实现Yb3+形成粒子数反转,种子光通过后得到放大后依次通过保偏光纤隔离器14进入基于PPLN光波导的倍频***30,1064nm波段保偏光纤隔离器14用以去除后向的反射光。
所述基于PPLN光波导的倍频***30包括PPLN晶体波导15以及532/1064nm二向色镜16。PPLN晶体波导15封装内带有半导体制冷片(TEC),通过调节温度使PPLN晶体波导具有高效的倍频效率。经过保偏掺镱光纤放大器20放大后的1064nm波段单频窄线宽环形腔掺镱光纤激光通过光纤注入PPLN晶体波导15实现倍频产生532nm波段单频绿色激光,通过自由空间输出或光纤输出。532nm波段单频窄线宽绿光和未转换余下的1064nm波段激光被532/1064nm二向色镜16分离。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种单频窄线宽绿光激光器,其特征在于,包括1064nm波段单频窄线宽环形腔掺镱光纤激光器(100),保偏掺镱光纤放大器(20)及基于PPLN光波导的倍频***(30),1064nm波段单频窄线宽环形腔掺镱光纤激光器(100)输出的激光经保偏掺镱光纤放大器(20)放大后,通过光纤直接注入基于PPLN光波导的倍频***(30)并倍频为532nm波段单频窄线宽绿光。
2.根据权利要求1所述的一种单频窄线宽绿光激光器,其特征在于,所述1064nm波段单频窄线宽环形腔掺镱光纤激光器(100)包括作为泵浦光源的976nm半导体激光器(1)、980/1064nm保偏光纤波分复用器(2)、保偏掺镱光纤(3)、保偏光纤耦合器(4)、保偏光纤环形器(5)、未泵浦掺镱光纤(6)、中心波长为1064nm波段的光纤布拉格光栅(7),以及保偏光纤隔离器(8);
保偏光纤波分复用器(2)、保偏掺镱光纤(3)、保偏光纤耦合器(4)和保偏光纤环形器(5)相互连接形成环形腔,半导体激光器(1)连接保偏光纤波分复用器(2)的a端口,保偏光纤波分复用器(2)的b端口连接保偏掺镱光纤(3)的第一端,保偏掺镱光纤(3)的第二端连接保偏光纤环形器(5)的c端口,保偏光纤环形器(5)的a端口连接保偏光纤耦合器(4)的b端口,保偏光纤耦合器(4)的a端口连接保偏光纤波分复用器(2)的c端口,保偏光纤环形器(5)的b端口通过未泵浦掺镱光纤(6)连接光纤布拉格光栅(7),保偏光纤耦合器(4)的c端口通过保偏光纤隔离器(8)连接保偏掺镱光纤放大器(20);
半导体激光器(1)经保偏光纤波分复用器(2)进入保偏掺镱光纤(3),使Yb3+形成粒子数反转,所述的保偏掺镱光纤(3)产生的荧光沿着逆时针方向传输,保偏掺镱光纤(3)产生的荧光依次经保偏光纤波分复用器(2)、保偏光纤耦合器(4)、保偏光纤环形器(5)的a端口、b端口,通过未泵浦掺镱光纤(6),经光纤布拉格光栅(7)反射回未泵浦掺镱光纤(6),经保偏光纤环形器(5)的b端口、c端口返回主腔中,在多次的循环放大振荡后形成激光通过保偏光纤耦合器(4)和保偏光纤隔离器(8)输出并进入保偏掺镱光纤放大器(20)放大。
3.根据权利要求1所述的一种单频窄线宽绿光激光器,其特征在于,所述保偏掺镱光纤放大器(20)是单级双向泵浦结构,包括依次相连的第一保偏光纤波分复用器或保偏光纤合束器(10)、保偏掺镱光纤(11)、第二保偏光纤波分复用器或保偏光纤合束器(12)、保偏光纤隔离器(14),第一单模或多模976nm半导体激光器泵浦光(9)连接第一保偏光纤波分复用器或保偏光纤合束器(10),第二单模或多模976nm半导体激光器泵浦光(13)连接第二偏光纤波分复用器或保偏光纤合束器(12);
第一、第二单模或多模976nm半导体激光器泵浦光(9)、(13)通过第一、第二980/1064nm保偏光纤波分复用器或保偏光纤合束器(10)、(12)进入保偏掺镱光纤(11),实现Yb3+形成粒子数反转,种子光通过后得到放大后依次通过第二单模或多模976nm半导体激光器泵浦光(13)、1064nm波段保偏光纤隔离器(14)进入基于PPLN光波导的倍频***(30);
保偏掺镱光纤放大器(20)是单级双向泵浦结构,或单级单向泵浦结构或是多个单级双向泵浦结构、单级单向结构的级联组合结构。
4.根据权利要求3所述的一种单频窄线宽绿光激光器,其特征在于,所述保偏掺镱光纤(11)采用的是保偏单包层掺镱光纤或保偏双包层掺镱光纤。
5.根据权利要求3所述的一种单频窄线宽绿光激光器,其特征在于,所述基于PPLN光波导的倍频***(30)包括PPLN晶体波导(15)以及532/1064nm二向色镜(16),经过保偏掺镱光纤放大器(20)放大后的1064nm波段单频窄线宽环形腔掺镱光纤激光通过光纤注入PPLN晶体波导(15)实现倍频产生532nm波段单频绿色激光,通过自由空间输出或光纤输出,532nm波段单频窄线宽绿光和未转换余下的1064nm波段激光被532/1064nm二向色镜(16)分离。
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
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