一種物聯網用2710nm、808nm、1064nm三波長光纖輸出雷射器的製作方法

2023-05-30 07:08:41 1

技術背景：

2710nm、808nm、1064nm三波長雷射，是用於物聯網用光譜檢測、雷射源、物化分析等應用的雷射，它可作為物聯網用光纖傳2710nm、808nm、1064nm三波長感器的分析檢測等應用光源，它還用於物聯網用光通訊等雷射與光電子領域；光纖雷射器作為第三代雷射技術的代表，具有玻璃光纖製造成本低與光纖的可饒性、玻璃材料具有極低的體積面積比，散熱快、損耗低與轉換效率較高等優點，應用範圍不斷擴大。

技術實現要素：
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一種物聯網用2710nm、808nm、1064nm三波長光纖輸出雷射器，設置2710nm四波混頻的周期極化鈮酸鋰雷射諧振腔，在808nm雷射輸出光纖尾段設置808nm分束光纖圈，分束一路808nm雷射輸出，在1064nm雷射輸出光纖尾段設置1064nm分束光纖圈，分束一路1064nm雷射輸出，信號光2710nm、閒頻光808nm、泵浦光I 1064nm與泵浦光II 1500nm進入2710nm四波混頻周期極化鈮酸鋰雷射諧振腔，發生四波混頻效應，產生信號光2710nm輸出，最後輸出2710nm、808nm、1064nm三波長光纖雷射輸出。

方案一、2710nm四波混頻的周期極化鈮酸鋰雷射諧振腔的結構。

設置信號光2710nm、閒頻光808nm、泵浦光I 1064nm與泵浦光II 1500nm發生四波混頻的周期極化鈮酸鋰雷射諧振腔的結構，從其輸入端依次設置三波長輸入鏡、2710nm四波混頻周期極化鈮酸鋰雷射晶體、2710nm輸出鏡、2710nm聚焦耦合輸出鏡，2710nm聚焦耦合輸出鏡耦合接入2710nm輸出光纖。

方案二、分別設置808nm、1064nm雷射分束光纖圈

在808nm雷射輸出光纖尾段設置808nm分束光纖圈，分束一路808nm雷射輸出，在1064nm雷射輸出光纖尾段設置1064nm分束光纖圈，分束一路1064nm雷射輸出。

方案三、設置808nm增益雷射諧振腔

設置808nm增益雷射諧振腔，從其輸入端起依次設置：三級光纖輸入鏡、808nm增益雷射晶體、增益雷射輸入鏡、808nm增益雷射晶體、808nm輸出鏡、 與輸出端的808nm聚焦耦合輸出鏡，由此構成808nm增益雷射諧振腔.

方案四、設置1500nm周期極化鈮酸鋰雷射諧振腔

設置1500nm周期極化鈮酸鋰雷射諧振腔，從其輸入端起依次設置：二級輸入鏡、1500nm基頻周期極化鈮酸鋰雷射晶體、1500nm周期極化鈮酸鋰雷射晶體、1500nm輸出鏡與輸出端的1500nm聚焦耦合輸出鏡，由此構成1500nm周期極化鈮酸鋰雷射諧振腔。

方案五、設置1064nm諧振腔

設置1064nm諧振腔，設置1064nm諧振腔，從其輸入端起依次設置：一級輸入鏡、1064nm雷射晶體、1064nm輸出鏡11與輸出端的1064nm聚焦耦合輸出鏡，由此構成1064nm諧振腔。

方案六、設置三級光纖結構

設置三級光纖結構，三級光纖結構由一級光纖圈、二級光纖圈與三級光纖圈連接一體而成，一級光纖圈通過808nm泵浦耦合器連接在半導體模塊上，半導體模塊由半導體模塊電源供電，上述全部光學元件都安裝在光學軌道及光機具上，在光學軌道及光機具上設置風扇3。

本發明的核心內容：

一種物聯網用2710nm、808nm、1064nm三波長光纖輸出雷射器，在808nm雷射輸出光纖尾段設置808nm分束光纖圈，分束一路808nm雷射輸出，在1064nm雷射輸出光纖尾段設置1064nm分束光纖圈，分束一路1064nm雷射輸出，設置信號光2710nm、閒頻光808nm、泵浦光I 1064nm與泵浦光II 1500nm發生四波混頻的周期極化鈮酸鋰雷射諧振腔的結構，發生四波混頻效應生成信號光2710nm光纖雷射輸出，構成2710nm、808nm、1064nm三波長光纖輸出雷射器結構。

附圖說明：

附圖為本專利的結構圖，附圖其中為：1、光學軌道及光機具，2、半導體模塊，3、風扇，4、808nm泵浦耦合器，5、半導體模塊電源，6、一級光纖圈，7、一級光纖輸出端，8、一級光纖耦合器，9、一級輸入鏡，10、1064nm雷射晶體，11、1064nm輸出鏡，12、聚焦耦合輸出鏡，13、1064nm輸出光纖，14、1064nm諧振腔，15、二級光纖圈，16、二級光纖輸出端，17、二級光纖耦合器，18、1500nm聚焦耦合輸出鏡，19、1500nm輸出光纖，20、1500nm周期極化鈮酸鋰激 光晶體，21、1500nm輸出鏡，22、1500nm基頻周期極化鈮酸鋰雷射晶體，23、二級輸入鏡，24、1500nm周期極化鈮酸鋰雷射諧振腔，25、三級光纖圈，26、808nm輸出光纖，27、808nm聚焦耦合輸出鏡，28、808nm輸出鏡，29、808nm增益雷射晶體，30、增益雷射輸入鏡，31、808nm增益雷射晶體，32、三級光纖輸入鏡，33、三波長參量耦合器，34、三級光纖耦合器，35、808nm增益雷射諧振腔，36、三級光纖輸出端，37、三波長參量耦合傳輸光纖，38、2710nm四波混頻周期極化鈮酸鋰雷射諧振腔，39、三波長輸入鏡，40、2710nm四波混頻周期極化鈮酸鋰雷射晶體，41、2710nm輸出鏡，42、2710nm聚焦耦合輸出鏡，43、2710nm輸出光纖，44、2710nm雷射輸出，45、1064nm雷射輸出光纖，46、808nm輸出光纖，47、1064nm分束光纖圈，48、808nm分束光纖圈，49、三級光纖結構。

具體實施方式：

設置2710nm四波混頻周期極化鈮酸鋰雷射諧振腔38，在808nm雷射輸出光纖26尾段設置808nm分束光纖圈48，分束一路808nm雷射輸出，在1064nm雷射輸出光纖13尾段設置1064nm分束光纖圈47，分束一路1064nm雷射輸出，設置信號光2710nm、閒頻光808nm、泵浦光I 1064nm與泵浦光II 1500nm發生四波混頻的周期極化鈮酸鋰雷射諧振腔38的結構，在2710nm四波混頻周期極化鈮酸鋰雷射諧振腔38輸出端設置2710nm聚焦耦合輸出鏡42耦合接入2710nm輸出光纖43，在808nm雷射輸出光纖26尾段設置808nm分束光纖圈48，分束一路808nm雷射輸出，在1064nm雷射輸出光纖13尾段設置1064nm分束光纖圈47，分束一路1064nm雷射輸出，閒頻光808nm、泵浦光I 1064nm與泵浦光II 1500nm與來源於三波長參量耦合傳輸光纖37，三波長參量耦合傳輸光纖37的前面設置三波長參量耦合器33，將1064nm輸出光纖13、1500nm輸出光纖19與808nm輸出光纖26耦合接入三波長參量耦合器33，設置808nm增益雷射諧振腔35，808nm增益雷射諧振腔35通過其輸出端的808nm聚焦耦合輸出鏡27接入到808nm輸出光纖26中，808nm增益雷射諧振腔35的輸入端通過三級光纖耦合器34接在三級光纖輸出端36上，三級光纖輸出端36由三級光纖結構49的三級光纖圈25引出；設置信號光2710nm四波混頻的周期極化鈮酸鋰雷射諧振腔38的結構，從其輸入端依次設置三波長輸入鏡39、2710nm四波混頻周期極化鈮酸鋰雷射晶體40、2710nm輸出鏡41、2710nm聚焦耦合輸出鏡42，2710nm聚焦耦合輸出鏡42耦合接入2710nm輸出光纖43，設置1500nm 周期極化鈮酸鋰雷射諧振腔24，1500nm周期極化鈮酸鋰雷射諧振腔24通過其輸出端的1500nm聚焦耦合輸出鏡18接入到1500nm輸出光纖19中，1500nm周期極化鈮酸鋰雷射諧振腔24通過其輸入端的二級光纖耦合器17接在二級光纖輸出端16上，二級光纖輸出端16從三級光纖結構49的二級光纖圈15上引出；設置1064nm諧振腔14，1064nm諧振腔14的輸出端通過1064nm聚焦耦合輸出鏡12接入到1064nm輸出光纖13中，1064nm諧振腔14通過其輸入端的一級光纖耦合器8接在一級光纖輸出端7上，一級光纖輸出端7由三級光纖結構49的一級光纖圈6引出；設置808nm增益雷射諧振腔35，從其輸入端起依次設置：三級光纖輸入鏡32、808nm增益雷射晶體31、增益雷射輸入鏡30、808nm增益雷射晶體29、808nm輸出鏡28、輸出端的808nm聚焦耦合輸出鏡27，由此構成808nm增益雷射諧振腔35；設置1500nm周期極化鈮酸鋰雷射諧振腔24，從其輸入端起依次設置：二級輸入鏡23、1500nm基頻周期極化鈮酸鋰雷射晶體22、1500nm輸出鏡21、與輸出端的1500nm聚焦耦合輸出鏡18，由此構成1500nm周期極化鈮酸鋰雷射諧振腔24；設置1064nm諧振腔14，從其輸入端起依次設置：一級輸入鏡9、1064nm雷射晶體10、1064nm輸出鏡11與輸出端的1064nm聚焦耦合輸出鏡12，由此構成1064nm諧振腔14，設置三級光纖結構49，三級光纖結構49由一級光纖圈6、二級光纖圈15與三級光纖圈25連接一體而成，一級光纖圈6通過808nm泵浦耦合器4連接在半導體模塊2上，半導體模塊2由半導體模塊電源5供電，上述全部光學元件都安裝在光學軌道及光機具1上，在光學軌道及光機具1上設置風扇3，總體構成2710nm、808nm、1064nm三波長光纖輸出雷射器結構。

工作過程：

半導體模塊電源5供電給半導體模塊2供電，半導體模塊2發射808nm雷射經808nm泵浦耦合器4耦合進入一級光纖圈6，從而進入三級光纖結構49的二級光纖圈15與三級光纖圈25，808nm雷射在三級光纖結構49中得到增益，從由三級光纖圈25引出三級光纖輸出端36，輸入808nm雷射進入808nm增益雷射諧振腔35，經808nm增益雷射諧振腔35的808nm增益雷射晶體31生成的1064nm雷射去泵浦光學參量振蕩生成808nm雷射，經808nm聚焦耦合輸出鏡27耦合到808nm輸出光纖26中，由其輸入808nm雷射到三波長參量耦合器33中；從由二級光纖圈15引出二級光纖輸出端16，輸入808nm雷射進入1500nm周期 極化鈮酸鋰雷射諧振腔24，經1500nm周期極化鈮酸鋰雷射諧振腔24的1500nm基頻周期極化鈮酸鋰雷射晶體22生成1500nm雷射，經1500nm聚焦耦合輸出鏡18耦合到1500nm輸出光纖19中，由其輸入1500nm雷射到三波長參量耦合器33中；從由一級光纖圈6引出一級光纖輸出端7，輸入808nm雷射進入1064nm諧振腔14，1064nm諧振腔14生成1064nm基頻雷射，經1064nm聚焦耦合輸出鏡12耦合到1064nm輸出光纖13中，由其輸入1064nm雷射到三波長參量耦合器33中；從而，808nm雷射、1064nm雷射與1500nm雷射經三波長參量耦合器33耦合進入2710nm四波混頻周期極化鈮酸鋰雷射諧振腔38，信號光2710nm、閒頻光808nm、泵浦光I 1064nm與泵浦光II 1500nm發生四波混頻效應，使信號光2710nm發生、增益，信號光2710nm經2710nm聚焦耦合輸出鏡42與2710nm輸出光纖43輸出2710nm雷射輸出44，在808nm雷射輸出光纖26尾段設置808nm分束光纖圈48，分束一路808nm雷射輸出，在1064nm雷射輸出光纖13尾段設置1064nm分束光纖圈47，分束一路1064nm雷射輸出。