轴向泵浦行波放大液芯光纤激光器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于激光技术领域。
【背景技术】
[0002]现代精密加工产业以及高校科研院所教学科研均对可调谐的激光光源有着广泛的需求，而轴向泵浦行波放大液芯光纤激光器的多波长、芯工作物质可更换的特点正符合了市场的需求。但是普通染料激光器存在激光能量损耗高、转换效率低的缺点。且现有的染料激光器受激辐射的频率不稳定，存在辐射波长漂移。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是解决染料激光器的激光能量损耗高、转换效率低、受激辐射的频率不稳定存在辐射波长漂移的问题。
[0004]本发明提供了一种轴向泵浦行波放大液芯光纤激光器，由泵浦激光光源1、外光路小孔光阑2、親合透镜6、液芯光纤3、透射光栅4和/或大折射率棱镜5组成，由泵浦激光光源I发出泵浦激光后通过外光路小孔光阑2得到基模激光，利用耦合透镜6将基模激光耦合至液芯光纤3中获得可调谐的受激拉曼辐射输出，最后通过刻线密度为600?700的透射光栅4和/或折射率在1.70以上的棱镜5进行分光处理后完成激光输出过程。所述的液芯光纤3中填充溶解了荧光染料的折射率大于石英的有机液体，且其中荧光染料的浓度应在I(T5到10_7M之间。
[0005]所述的耦合透镜6优选镀有532nm增透膜的透镜。荧光染料的分子中含有Cltl?C3tl的共轭直链多烯官能团，其中优选β-胡萝卜素、番茄红素或角黄素，液芯光纤中填充含有共轭直链多烯官能团的荧光染料能极大的降低对泵浦激光的吸收损耗，提高激光转换效率。
[0006]本发明的有益效果:
[0007]1、实现了将泵浦光、Stokes与ant1-Stokes光相互親合；
[0008]2、本发明所提供的轴向泵浦行波放大液芯光纤激光器的激光能量损耗低、转换效率尚;
[0009]3、受激辐射的频率稳定，不存在辐射波长漂移。
【附图说明】
[0010]图1为本发明实施例1装置示意图；
[0011]图2为本发明实施例2装置示意图；
[0012]图3为本发明实施例3装置示意图。
【具体实施方式】
[0013]实施例1
[0014]如图1所示，本实施例中轴向泵浦行波放大液芯光纤激光器，由泵浦激光光源1、外光路小孔光阑2、耦合透镜6、液芯光纤3、透射光栅4组成；由泵浦激光光源I发出泵浦激光后通过外光路小孔光阑2得到基模激光，利用耦合透镜6将基模激光耦合至液芯光纤3中获得可调谐的受激拉曼辐射输出，最后通过刻线密度为600?700的透射光栅4进行分光处理后完成激光输出过程。其中，所述的液芯光纤3中填充溶解了荧光染料的折射率大于石英的有机液体。荧光染料为反式番茄红素。
[0015]实施例2
[0016]如图2所示，本实施例中轴向泵浦行波放大液芯光纤激光器，由泵浦激光光源1、外光路小孔光阑2、親合透镜6、液芯光纤3、大折射率棱镜5组成；由泵浦激光光源I发出泵浦激光后通过外光路小孔光阑2得到基模激光，利用耦合透镜6将基模激光耦合至液芯光纤3中获得可调谐的受激拉曼辐射输出，最后通过折射率在1.70以上的棱镜5进行分光处理后完成激光输出过程。其中，所述的液芯光纤3中填充溶解了荧光染料的折射率大于石英的有机液体。荧光染料为反式番茄红素与加碘获得的顺式番茄红素组合。
[0017]实施例3
[0018]可将实施例1与实施例2中的的大折射率棱镜5和透射光栅4组合使用加强分光效果。图3为其中的一种组合方式的示意图，由泵浦激光光源I发出泵浦激光后通过外光路小孔光阑2得到基模激光，利用耦合透镜6将基模激光耦合至液芯光纤3中获得可调谐的受激拉曼辐射输出，最后通过透射光栅4和折射率在1.70以上的棱镜5进行分光处理后完成激光输出过程。
[0019]本发明中耦合透镜可采用镀有532nm增透膜的透镜以增强激光的透过率，提高技术效果。
[0020]本发明结合了染料激光器的同轴泵浦的优势，将泵浦激光与液芯光纤的耦合效率达到最大，利用染料荧光或生物分子荧光达到增强液体的受激拉曼辐射的效果；同时将光纤激光器中光与工作物质的相互作用距离长的工作特性与光纤对光的累积作用相结合，并且利用芯物质(即填充在液芯光纤中的有机液体和荧光染料)的受激拉曼辐射以达到对泵浦光的上转换及下转换。因受激拉曼散射的波长与分子内原子间振动能级相关，因此受激拉曼辐射的激光频率十分稳定，克服了染料激光器所存在的缺点。
[0021]共轭直链多烯分子具有多荧光性质，并且因其在液体中会有多个不同的“共轭长度”，而有多个荧光带叠加，加宽了荧光带长度。并且由于受激分子与多烯分子的相互作用会使得多烯分子的非线性极化率大幅度增加，进而丰富荧光谱带。几种不同链长的多烯分子有不同宽带荧光，一般说，链越长，荧光越红移。因此，无论是选择一种多烯分子，还是几种多烯分子组合(反式番茄红素与加碘获得的顺式番茄红素组合)都能获得宽带荧光。而且根据经验判断，当直链共轭的碳的原子数为10?30时，如:β -胡萝卜素、角黄素的分子中也都含有与番茄红素相同或相近的“共轭多烯”官能团，因此都可取得相同的技术效果。
[0022]经过实验测试，当采用荧光种子浓度为10_5到10 -7M时，泵浦激光阈值功率密度一般为0.008?0.011W/cm2，入射光能量为1.4mJ时，输出激光能量为0.4mJ，转换效率高达28%。此外，荧光染料的浓度应在10_5到10 _7M之间，因为当浓度过大时，荧光染料的吸收损耗大，泵浦光基本都没吸收掉了，没有转化成激光。当浓度过低的事情，荧光染料的量子产率过低，起不到荧光种子增强的作用。
【主权项】
1.一种轴向泵浦行波放大液芯光纤激光器，包括泵浦激光光源(I)、外光路小孔光阑(2)和耦合透镜￠)，其特征在于，其还包括液芯光纤(3)、透射光栅(4)和/或折射率在1.70以上的棱镜(5);由泵浦激光光源(I)发出泵浦激光后通过外光路小孔光阑(2)得到基模激光，利用耦合透镜(6)将基模激光耦合至液芯光纤(3)中获得可调谐的受激拉曼辐射输出，最后通过刻线密度为600?700的透射光栅(4)和/或折射率在1.70以上的棱镜(5)进行分光处理后完成激光输出过程；所述的液芯光纤(3)中填充溶解了荧光染料的折射率大于石英的有机液体，且其中荧光染料的浓度在10_5到10_7M之间。2.根据权利要求1所述的轴向泵浦行波放大液芯光纤激光器，其特征在于，所述的耦合透镜(6)上镀有532nm增透膜。3.根据权利要求1所述的轴向泵浦行波放大液芯光纤激光器，其特征在于，所述的荧光染料的分子中含有Cltl?C 3(1的共轭直链多烯官能团。4.根据权利要求1或3所述的轴向泵浦行波放大液芯光纤激光器，其特征在于，所述的荧光染料为胡萝卜素、番茄红素或角黄素。
【专利摘要】本发明轴向泵浦行波放大液芯光纤激光器，属于激光技术领域。针对现有的染料激光器激光能量损耗高、转换效率低的缺点，和受激辐射的频率不稳定，存在辐射波长漂移问题，设计了一种利用液芯光纤将轴向泵浦激光与Stokes和anti-Stokes光相互耦合，同时利用荧光染料分子作为荧光种子混入液芯光纤的芯工作物质中增强受激拉曼辐射。本发明中的轴向泵浦行波放大液芯光纤激光器由泵浦激光光源发出泵浦激光后通过外光路小孔光阑得到基模激光，利用耦合透镜将基模激光耦合至液芯光纤中获得可调谐的受激拉曼辐射输出，最后通过透射光栅和/或大折射率棱镜进行分光处理后完成激光输出过程。
【IPC分类】H01S3/067, H01S3/30, H01S3/213
【公开号】CN104901151
【申请号】CN201510310136
【发明人】孙成林, 李业秋, 门志伟, 何丽桥
【申请人】吉林大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月8日