本實(shí)用新型涉及一種光纖激光器，具體涉及一種瓦級(jí)1.7μm窄線寬全光纖摻銩石英光纖激光器。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，隨著1.7微米波段的應(yīng)用被慢慢開(kāi)發(fā)出來(lái)后，人們對(duì)1.7μm摻銩光纖激光器產(chǎn)生了較大的興趣。與之前常用的短波段(808nm，1.3μm)相比，此長(zhǎng)波段能減少光在生物組織中的瑞利散射。除此之外，水在該波段的吸收很少，因此1.7μm波段在OCT成像方面有著很好的應(yīng)用前景。另外CH鍵在1.7μm附近有很強(qiáng)的吸收峰，因此它還可以用于皮脂腺的激光手術(shù)和一些高密度聚合物的焊接。除了這些直接應(yīng)用外，1.7μm波段還可以用作中紅外3-5μm波段的有效泵浦源。

摻銩的石英光纖激光器是得到1.7μm波段的重要途徑，由于Tm³⁺中存在³F₄→³H₆的躍遷，可以產(chǎn)生1650nm-2200nm的超寬發(fā)光范圍。但由于摻銩光纖激光器屬于準(zhǔn)三能級(jí)系統(tǒng)，因而在激光產(chǎn)生過(guò)程中存在短波長(zhǎng)激光再吸收現(xiàn)象。除此之外，由于1.7μm波段處于Tm³⁺熒光光譜邊緣，熒光中心波長(zhǎng)處的ASE極易導(dǎo)致1.7μm波長(zhǎng)處增益飽和。要實(shí)現(xiàn)1.7μm激光的有效操作，必須有效的解決上述問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有的摻銩光纖激光器存在短波長(zhǎng)激光再吸收現(xiàn)象以及容易導(dǎo)致1.7μm波長(zhǎng)處增益飽和的技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種瓦級(jí)1.7μm窄線寬全光纖摻銩石英光纖激光器。

本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是：一種瓦級(jí)1.7μm窄線寬全光纖摻銩石英光纖激光器，其特殊之處在于：包括泵浦源和激光器諧振腔；所述激光器諧振腔包括高反射率光纖布拉格光柵、波分復(fù)用器、摻銩石英光纖和低反射率光纖布拉格光柵；所述波分復(fù)用器的泵浦臂與泵浦源熔接；所述波分復(fù)用器的信號(hào)注入端與高反射率光纖布拉格光柵一端熔接，高反射率光纖布拉格光柵的另一端熔接光纖跳線接頭a；所述波分復(fù)用器的合束端與摻銩石英光纖一端熔接，摻銩石英光纖的另一端與低反射率光纖布拉格光柵一端熔接，低反射率光纖布拉格光柵的另一端熔接光纖跳線接頭b；所述低反射率光纖布拉格光柵的輸出光路上設(shè)置有濾波片。

上述高反射率光纖布拉格光柵的中心波長(zhǎng)為1700nm～1720nm，半高寬小于0.5nm，反射率大于99.8％。

上述低反射率光纖布拉格光柵的中心波長(zhǎng)為1700nm～1720nm，半高寬小于0.5nm，反射率為12％～36％。

上述高反射率光纖布拉格光柵的透射光譜與所述低反射率光纖布拉格光柵的透射光譜有重疊部分，所述泵浦源的輸出波長(zhǎng)以及線寬與所述重疊部分相吻合。通過(guò)定量的控制兩光纖布拉格光柵間透過(guò)光譜的重疊部分可以窄化輸出激光的線寬。

本實(shí)用新型的有益效果在于：

(1)本實(shí)用新型通過(guò)對(duì)摻銩石英光纖的長(zhǎng)度和低反射率光纖布拉格光柵反射率進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)在光纖激光器諧振腔兩端端面做斜角處理(對(duì)光纖端面切八度角，防止一些寄生激光的產(chǎn)生)，很好地解決了信號(hào)光的再吸收和ASE的抑制等問(wèn)題，得到了有效的1.7μm激光輸出。

(2)本實(shí)用新型通過(guò)定量的控制兩光纖布拉格光柵間透過(guò)光譜的重疊部分可以窄化輸出激光的線寬。

(3)本實(shí)用新型為全光纖結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單緊湊，插入損耗低，穩(wěn)定性好，效率高。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的石英光纖激光器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的石英光纖激光器輸出激光光譜圖；

圖3為本實(shí)用新型的激光輸出功率和泵浦光功率的關(guān)系圖。

具體實(shí)施方式

參見(jiàn)圖1，本實(shí)用新型的石英光纖激光器結(jié)構(gòu)包括泵浦源1、波分復(fù)用器2、摻銩石英光纖3、低反射率光纖布拉格光柵4、高反射率光纖布拉格光柵5、光纖跳線接頭a 6、光纖跳線接頭b 7和濾波片8。其中波分復(fù)用器2的泵浦臂、信號(hào)注入端和合束端分別對(duì)應(yīng)熔接泵浦源1、高反射率光纖布拉格光柵5和摻銩石英光纖3；摻銩石英光纖3的另一端與低反射率光纖布拉格光柵4熔接；低反射率光纖布拉格光柵5、波分復(fù)用器2、摻銩石英光纖3、高反射率光纖布拉格光柵5組成激光諧振腔；兩個(gè)光纖布拉格光柵的另一端均與光纖跳線接頭熔接；低反射率光纖布拉格光柵4的輸出光路上設(shè)置濾波片8。

泵浦源1可以采用IPG Laser公司生產(chǎn)的1550nm摻鉺光纖激光器，最大輸出功率為20W；波分復(fù)用器2的工作波長(zhǎng)為1550/1710±10nm，最大插入損耗≤0.2dB；摻銩石英光纖3的纖芯和內(nèi)包層的半徑分別為10.2μm和127μm，數(shù)值孔徑為0.217，長(zhǎng)度為200mm，且端面為正八邊形；低反射率光纖布拉格光柵4的中心波長(zhǎng)為1706.7nm，半高寬FWHM小于0.5nm，反射率為24.1％；高反射率光纖布拉格光柵5的中心波長(zhǎng)為1707.21nm，半高寬FWHM小于0.5nm，相對(duì)反射率大于99.8％。光纖跳線接頭a 6和光纖跳線接頭b 7均為APC頭；濾波片8在1530～1570nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)高反射，在1650～2050nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)高透射。

激光器諧振腔的一端為低反射率光纖布拉格光柵4，另一端為高反射率光纖布拉格光柵5。1550nm的泵浦光通過(guò)波分復(fù)用器2耦合進(jìn)摻銩石英光纖3中，形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，Tm³⁺在能級(jí)³H₆～³F₄之間躍遷，產(chǎn)生1.7μm波段范圍的受激輻射，再通過(guò)諧振腔的振蕩放大形成穩(wěn)定的激光。

通過(guò)不斷優(yōu)化上述摻銩石英光纖3的長(zhǎng)度至200mm，可以有效地減少信號(hào)光在摻銩石英增益光纖中的再吸收現(xiàn)象；通過(guò)激光器諧振腔兩端的APC光纖跳線接頭，再結(jié)合低反射率光纖布拉格光柵4和高反射率光纖布拉格光柵5高效的波長(zhǎng)選擇性，可以有效的減弱由于熒光中心波長(zhǎng)處的ASE導(dǎo)致的1.7μm波長(zhǎng)處的增益飽和效應(yīng)。

通過(guò)該結(jié)構(gòu)可以獲得有效的瓦級(jí)1.707μm窄線寬激光輸出。光譜儀在諧振腔高反射率光纖布拉格光柵5一端檢測(cè)激光光譜，測(cè)得的激光光譜如圖2所示。在激光輸出光路上設(shè)置有濾波片8，將輸出光中殘留的泵浦光給過(guò)濾掉；如圖3所示是1707nm激光輸出功率與泵浦光功率的關(guān)系圖。由圖可知，實(shí)驗(yàn)中獲得最大輸出功率為1.28W。