匯聚型光纖雷射器腔內倍頻器的製作方法

2023-10-04 07:43:59 1

專利名稱：匯聚型光纖雷射器腔內倍頻器的製作方法
技術領域：
本發明屬於雷射技術領域，具體涉及一種匯聚型光纖雷射器腔內倍頻器，特別是用於實現中小功率的全光纖結構的腔內倍頻光纖雷射器。
背景技術：
近年來，光纖雷射器以其體積小、效率高、穩定性好、光束質量好等優點，發展十分迅速，但是目前成熟的、佔大半市場份額的高功率光纖雷射器，輸出波長主要集中在1030nm-1100nm，輸出波長的單一化限制了光纖雷射器在許多領域尤其是可見光波段的應用。而相應的，在全固態雷射器中利用非線性頻率變換技術在獲得可見光波段雷射技術方面已取得很好成效，特別是全固態雷射器內腔倍頻技術，幾乎成為了可見波段固體雷射器的主力軍，但將內腔倍頻技術應用於光纖雷射器時遇到一個矛盾光纖雷射器的優勢在於它的全光纖化熔接，無分立元件，故而其穩定性好、免維護和易於使用，但如果插入倍頻晶體這樣的分立元件，必然破壞了光纖雷射器穩定性好，免維護且易於使用的優勢，失去市場競爭力。要實現光纖雷射器腔內倍頻必須採用光纖結構的腔內倍頻器件，將其熔接在光纖雷射器中，實現全光纖結構的倍頻光纖雷射器。現有的光纖雷射器倍頻技術多採用腔外倍頻或內腔分立元件倍頻，如雙面泵浦腔內倍頻雙包層綠光光纖雷射器(申請號200620079299)，雙包層光纖腔內倍頻雷射器(專利號03116633. 4)，內腔倍頻藍光光纖雷射器(申請號=200820155748)，高功率藍光光纖雷射器(申請號200620079296)，這些雷射 器均是分立元件構成的，從本質上講，這些技術都是全固態腔內倍頻技術的翻版，雖將其搬入光纖雷射器，但光纖雷射器自身所具有的高穩定性卻被破壞了，顯不不出光纖雷射器的優勢。本發明的發明人於2011年6月14日申請的專利申請(申請號201110158949. 0，
名稱全光纖結構腔內倍頻綠光雷射器)，是一種採用三光柵結構的光纖雷射器，其採用自聚焦透鏡長度為0. 23P (P為自聚焦透鏡節距)的全光纖腔內倍頻光纖雷射器，主要用於大功率光纖雷射器，因其腔內光纖倍頻器所採用的自聚焦透鏡長度採用0. 23P，基頻光被自聚焦透鏡轉換為平行光，在倍頻晶體中產生二次諧波(倍頻)效應。發明人在對腔內倍頻器的後續研究中發現，自聚焦透鏡的長度和倍頻晶體的長度、折射率均會影響腔內倍頻器內部的雷射分布，從而影響出射雷射的強度，由於該雷射器中的自聚焦透鏡長度固定為0. 23P，基頻光在經自聚焦透鏡擴束轉換為平行光，並在倍頻晶體中以平行光的方式行進，故而其在大功率或當倍頻晶體非線性係數較高時倍頻效率比較高，但其在中小功率或倍頻晶體非線性係數不是很高時，倍頻效率相對比較低。經進一步研究發現，當改變自聚焦透鏡長度，使得基頻光能夠在倍頻晶體中匯聚時，便可以獲得很高的倍頻效率，尤其是在中小功率或倍頻晶體非線性係數不是很高時，效果更為明顯
發明內容
針對上述現有技術中存在的缺陷或不足，本發明的目的在於，提供一種匯聚型光纖雷射器腔內倍頻器，該腔內倍頻器結合了光纖雷射器與全固態腔內倍頻技術，通過光纖熔接的方式將該該倍頻器置入光纖雷射器中，能夠實現全光纖結構腔內倍頻雷射輸出，克服了現有雷射器因分立元件構成引起的缺陷，同時經過精密計算選擇倍頻晶體，實現了基頻光在倍頻晶體中心點匯聚，使得該點有很高的光子密度，即使在中小功率情況下，也可以獲得很高的倍頻效率。為了實現上述技術效果，本發明採用如下技術解決方案—種匯聚型光纖雷射器腔內倍頻器，包括溫度控制器、第一尾纖、套管、第一自聚焦透鏡、倍頻晶體、第二自聚焦透鏡、導熱銅塊和第二尾纖，其中，第一自聚焦透鏡和第二自聚焦透鏡分別粘結在倍頻晶體左、右兩端；第一自聚焦透鏡的左端與第一尾纖帶有尾纖插針的一端粘結，第二自聚焦透鏡的右端與第二尾纖帶有尾纖插針的一端粘結；第一尾纖、套管、第一自聚焦透鏡、倍頻晶體、第二自聚焦透鏡和第二尾纖中心共線，共同構成以倍頻晶體為中心的對稱性結構；第一自聚焦透鏡、倍頻晶體、第二自聚焦透鏡三者的整體的外部依次包裹有銦箔和導熱銅塊，所述導熱銅塊的底面與溫度控制器相接觸，導熱銅塊的其餘表 面封裝在套管內部，第一尾纖和第二尾纖分別從套管的左、右兩端穿出。各元件熔接時採用 纖芯對準；所述倍頻晶體、第一自聚焦透鏡和第二自聚焦透鏡滿足式I :
權利要求
1.一種匯聚型光纖雷射器腔內倍頻器，其特徵在於，包括溫度控制器(I)、第一尾纖(2)、套管(3)、第一自聚焦透鏡(4)、倍頻晶體(5)、第二自聚焦透鏡(6)、導熱銅塊(7)和第二尾纖(8)，其中，第一自聚焦透鏡(4)和第二自聚焦透鏡(6)分別粘結在倍頻晶體(5)左、右兩端；第一自聚焦透鏡(4)的左端與第一尾纖(2)帶有尾纖插針的一端粘結，第二自聚焦透鏡(6)的右端與第二尾纖(8)帶有尾纖插針的一端粘結；第一尾纖(2)、套管(3)、第一自聚焦透鏡(4)、倍頻晶體(5)、第二自聚焦透鏡(6)和第二尾纖(8)中心共線，共同構成以倍頻晶體(5)為中心的對稱性結構；第一自聚焦透鏡(4)、倍頻晶體(5)、第二自聚焦透鏡(6)三者的整體的外部依次包裹有銦箔和導熱銅塊(7)，所述導熱銅塊(7)的底面與溫度控制器(I)相接觸，導熱銅塊(7 )的其餘表面封裝在套管(3 )內部，第一尾纖(2 )和第二尾纖(8 )分別從套管(3)的左、右兩端穿出。各元件熔接時採用纖芯對準； 所述倍頻晶體(5)、第一自聚焦透鏡(4)和第二自聚焦透鏡(6)滿足式I :
2.如權利要求I所述的匯聚型光纖雷射器腔內倍頻器，其特徵在於，所述第一自聚焦透鏡(4)和第二自聚焦透鏡(6)選用相同的自聚焦透鏡，自聚焦透鏡長度選取為0.3P"0. 45P。
3.如權利要求I所述的匯聚型光纖雷射器腔內倍頻器，其特徵在於，所述第一自聚焦透鏡(4)、第二自聚焦透鏡(6)和倍頻晶體(5)均為柱體且橫截面面積相同。
4.如權利要求3所述的匯聚型光纖雷射器腔內倍頻器，其特徵在於，所述第一自聚焦透鏡(4)、第二自聚焦透鏡(6)和倍頻晶體(5)均採用橫截面直徑為2 5mm的圓柱或者橫截面邊長為2 5mm的長方體。
5.如權利要求I所述的匯聚型光纖雷射器腔內倍頻器，其特徵在於，所述第一尾纖(2)和第二尾纖(8)的長度為廣2米。
6.如權利要求I所述的匯聚型光纖雷射器腔內倍頻器，其特徵在於，所述溫度控制器(I)採用控制範圍為一 I (TC 200°C的自動恆溫控制爐。
全文摘要
本發明公開了一種匯聚型光纖雷射器腔內倍頻器，包括溫度控制器、第一尾纖、套管、第一自聚焦透鏡、倍頻晶體、第二自聚焦透鏡、導熱銅塊和第二尾纖，第一自聚焦透鏡和第二自聚焦透鏡分別粘結在倍頻晶體左、右兩端；第一自聚焦透鏡左端與第一尾纖帶有尾纖插針的一端粘結，第二自聚焦透鏡右端與第二尾纖帶有尾纖插針的一端粘結；第一尾纖、套管、第一自聚焦透鏡、倍頻晶體、第二自聚焦透鏡和第二尾纖中心共線，構成以倍頻晶體為中心的對稱結構；本發明克服了現有雷射器因分立元件構成引起的缺陷，同時經過精密計算選擇倍頻晶體，實現了基頻光在倍頻晶體中心點匯聚，使得該點有很高的光子密度，即使在中小功率情況下，也可以獲得很高的倍頻效率。
文檔編號H01S3/109GK102751654SQ20121022243
公開日2012年10月24日 申請日期2012年6月29日 優先權日2012年6月29日
發明者馮曉強, 馮選旗, 白晉濤, 賀慶麗 申請人:西北大學