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专利号: 2022103136328
申请人: 合肥工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.中红外4.5μm波段全光纤激光器,其特征在于:所述中红外4.5μm波段全光纤激光器基于全光纤结构,包括第一激光泵浦源(1)、第二激光泵浦源(2)、氟碲酸盐软玻璃光纤(3)、泵浦合束器(5)以及稀土离子掺杂光纤(6);

所述第一激光泵浦源(1)提供第一泵浦激光;所述第二激光泵浦源(2)输出的种子激光经氟碲酸盐软玻璃光纤(3)一阶拉曼频移效应后产生第二泵浦激光;两束泵浦激光经泵浦合束器(5)耦合至稀土离子掺杂光纤(6),通过第一泵浦激光与第二泵浦激光双波长级联泵浦稀土离子掺杂光纤产生4.5μm波段的中红外激光;

所述第一激光泵浦源(1)为980nm半导体激光器,输出波长为980nm的泵浦激光;所述第二激光泵浦源(2)为1550nm光纤激光器,输出波长为1550nm的种子激光;

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所述氟碲酸盐软玻璃光纤(3)的拉曼峰值频移量为740~760cm ,第二激光泵浦源输出的1550nm种子激光经氟碲酸盐软玻璃光纤(3)一阶拉曼频移效应产生波长为1700nm的第二泵浦激光;

所述稀土离子掺杂光纤(6)为掺镝氟化铟光纤,其在980nm与1700nm激光级联泵浦作用下输出4.5μm波段的信号激光;

所述第二激光泵浦源(2)输出端与所述氟碲酸盐软玻璃光纤(3)输入端熔接;所述第一激光泵浦源(1)的输出端和所述氟碲酸盐软玻璃光纤(3)的输出端分别与所述泵浦合束器(5)的两输入端口熔接;所述泵浦合束器(5)的输出端与所述稀土离子掺杂光纤(6)的输入端熔接;第一泵浦激光与第二泵浦激光经泵浦合束器(5)耦合至稀土离子掺杂光纤(6)的纤芯中;

在所述氟碲酸盐软玻璃光纤(3)两端刻写有第一光纤光栅对(4),其中心反射波长为

1700nm,为1700nm第二泵浦激光的产生构成谐振腔;在所述稀土离子掺杂光纤(6)两端刻写有第二光纤光栅对(7),其中心反射波长为4.5μm,为4.5μm波段信号激光的产生构成谐振腔。

2.根据权利要求1所述的中红外4.5μm波段全光纤激光器,其特征在于:

980nm与1700nm激光级联泵浦方式下,4.5μm波段信号激光的产生机理为:掺镝氟化铟

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光纤中处于基态H15/2能级的镝离子被1700nm第二泵浦激光抽运至H11/2能级,而 H11/2能级6

的离子会由于强烈的多声子弛豫跃迁至 H13/2能级,继而在980nm第一泵浦激光的抽运作用

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下,处于 H13/2能级的离子进一步跃迁至 F3/2能级,同时1700nm第二泵浦激光的激发态吸收

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过程会进一步使得H13/2能级的部分离子跃迁至 F9/2,H7/2能级;被激发至 F3/2能级和F9/2,

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H7/2能级的离子分别经多声子弛豫过程跃迁至激光上能级 H11/2能级;随着泵浦功率的增

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加,980nm第一泵浦激光与1700nm第二泵浦激光的级联泵浦过程大幅消耗H15/2能级与H13/26

能级的离子,并经上述过程将离子转移至激光上能级 H11/2能级,当满足粒子数反转条件时

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,H11/2能级的离子便会通过受激辐射跃迁过程将离子释放至 H13/2能级,同时产生4.5μm波段的信号激光。