中红外光纤激光器技术研究新进展

| 14 先进激光材料及新型激光器技术
中红外光纤激光器技术研究新进展
张云军1，王月珠1 ，鞠有轮1，姚宝权1 ，贺万俊2 ，余正平2
1 哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家重点实验室；
2 四川智溢实业有限公司
摘要：光纤激光器和光纤拉曼激光器以其优良的光束质量、高的转换效率、运行稳定和便于热管理等诸多优点，已成为激光器领域发展的一个新的里程碑。

其已经在光通信、机械制造、医疗和国防应用上显示了卓越的性能。

但是光纤激光器和光纤拉曼激光器的发射波长现在主要集中在1~2μm 波段，这里面以掺Yb 、掺Tm 和掺Er 光纤激光器为代表，其中还有主要以这三种激光器作为泵浦原的光纤拉曼激光器。

现阶段利用光纤激光器实现波长大于2μm 高功率激光输出还受到限制，这主要归因于大于2μm 的激光在硅基光纤中存在强烈的共振吸收。

采用大于2μm 波长处具有低的声子损耗的新基质光纤是解决光纤中红外光源的关键，现阶段主要获得2~5μm 光纤激光器的主要光纤有氟化物光纤（ZBLAN fiber ，包括ZrF 4、BaF 2、LaF 3、AlF 3和NaF ）、硫化物光纤（三硫化二砷 As 2S 3和三硒化二砷 As 2Se 3）、氧化碲光纤（二氧化碲TeO 2）和高掺GeO 2光纤。

以这几种材料为基质的光纤在2~5μm 波段都具有较低的声子能量，对稀土离子具有较好的溶解性，而且它们的折射率都较高。

基于光纤结构实现2~5μm 波段激光输出的方式主要有四种方式：纤芯掺杂稀土离子后采用激光振荡方式：2.1μm 掺Ho 光纤激光器，最高输出达到140W; 2.8μm 掺Er 光纤激光器，最高输出功率达到24W 。

采用1.5μm 和2.0μm 的超短脉冲激光作为泵浦源，泵浦中红外光纤获得2~5μm 波段超连续谱激光输出；利用ZBLAN 氟化物光纤获得的1~4μm 超连续激光已达10W 以上；利用As 2Se 3已经获得3~6μm 的超连续谱输出；采用1.5μm 和2.0μm 的激光作为泵浦源，通过拉曼散射方式获得大于2μm 波段激光输出；采用短脉冲激光泵浦微结构光子晶体光纤，通过光纤四波混频实现大于2μm 波段激光输出。

本文将对2~5μm 的光纤激光器、超连续谱光源、光纤拉曼激光器和中红外光纤四波混频的近期发展现状加以总结介绍。

张云军，2000年在哈尔滨工业大学获得学士学位，2007年基于自己在双包
层掺铥光纤激光器方面的研究获得哈尔滨工业大学的博士学位。

现任哈尔滨工
业大学可调谐激光技术国家重点实验室讲师。

主要研究方向是高功率包层泵浦
掺铥光纤激光器、飞秒激光刻写大芯径2微米波段光纤光栅和中红外高功率激
光器。

高功率全光纤化掺铥光纤激光器是他研究的重点。

发表掺铥光纤激光器
和光纤光栅的相关学术论文近20篇。