專利名稱：基于對稱式布拉格光柵的雙波長分布反饋式光纖激光器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種可產生雙波長的激光器，尤其涉及一種可產生雙波長的分布反饋式光纖激光器。
背景技術：
現有的光纖激光器大多是單波長運轉。普通的分布反饋式(DFB)光纖激光器也是單波長輸出。但在某些特殊場合，需要用到雙波長激光器。現有的雙波長激光器主要包括以下幾種1、半導體雙波長激光器，這種激光器是將2個波長的半導體激光器封裝于同一組件內；2、固體激光器，如LD側面抽運Nd:YAG雙波長激光器；3、基于啁啾結構的雙波長DFB光纖激光器。
但這幾種雙波長激光器都有明顯的不足和缺陷第一種光束質量差，且工藝復雜；第二種裝置復雜且成本很高；第三種輸出波長間隔太窄(大約40pm)且不可調諧。
發明內容
本發明目的是提供一種基于對稱式布拉格光柵的雙波長分布反饋式光纖激光器，其解決了背景技術中光束質量差，光信噪比低，裝置復雜，成本高，輸出波長間隔窄且不可調諧的技術問題。
本發明的技術解決方案是一種基于對稱式布拉格光柵的雙波長分布反饋式光纖激光器，包括泵浦源1、隔離器2、光柵3和分束器4，其特殊之處是，所述光柵3為對稱式布拉格光柵，所述光柵的具體結構是，寬度為L1的均勻光柵部分和無光柵部分交替分布，無光柵部分有兩個寬度，分別為L2、L3，不妨以長度來代表各段光柵和無光柵部分，使有光柵部分和無光柵部分按…L1L2L1L3…L3L1L3…L3L1L2L1…方式排列，這種排列方式關于中心對稱，其中L2＝mΛ，L3＝(n+0.5)Λ，Λ為布拉格周期，m，n分別代表整數。
上述泵浦源1為輸出波長為978nm的半導體激光器，制作光柵3所用的光纖為鉺鐿共摻光纖。
上述布拉格周期Λ＝534.2nm，m＝600，n＝584。
本發明具有的優點是克服了傳統光纖激光器的單波長輸出，雙波長輸出；改變相關參數，輸出波長間隔可以在50pm到2000pm范圍內改變；很高的光信噪比，從圖5可以看出，光信噪比約為65dB；可有效避免模式競爭，因為此激光器內部相當于兩個獨立的諧振腔，因此可有效避免傳統激光器中的模式競爭；單偏振態。
圖1為本發明激光器的結構示意圖，其中，1-泵浦源，2-隔離器，3-光柵，4-分束器，5-光譜儀；泵浦源為輸出波長為978nm的半導體激光器，在對稱光柵(SFBG)和泵浦源之間是隔離器，用來隔離反饋光以保證泵浦源的穩定工作，對稱光柵的輸出端由分束器將殘余的978nm的泵浦光與信號光分開；圖2是本發明激光器的對稱式布拉格光纖光柵結構示意圖，整個光柵由多個小段均勻光柵和空白光纖交替構成，其中橫軸是通光方向，縱軸是調制折射率，L1是每段小均勻光柵的長度，L2和L3分別是兩均勻光柵的間距；圖3是對稱光柵的透射光譜示意圖，其中橫軸是波長，縱軸是功率，可知，3dB帶寬為0.7pm，曲線1和曲線2是透射光譜理論值；圖4是本發明激光器兩個波長的腔內能量分布，其中，橫軸是腔長，縱軸是能量，虛、實線分別代表兩個不同波長；圖5是本發明激光器的輸出光譜，其中，橫軸是波長，縱軸是功率；由圖可見，兩個輸出波長之間的間隔大約440pm；圖6是本發明激光器的泵浦功率-輸出功率關系圖；橫軸是泵浦功率，縱軸是輸出功率；圖7是輸出雙波在40分鐘時間內的三維穩定性監測圖；具體實施方式
本發明光纖激光器主要由泵浦源，隔離器，對稱光柵(SFBG)，分束器這幾部分構成，詳見圖1。均勻光纖光柵(長度為L1)被周期性無光柵部分分隔，構成SFBG，該SFBG以中間一個光柵的正中間為界被分為前后兩部分，前半部分光柵間隔依次為L2、L3、L2、L3……，后半部分光柵間隔依次為L3、L2、L3、L2……，詳見圖2。其中前半部分的光柵由0到π取樣，后半部分的光柵由π到0取樣。在制作SFBG過程中，布拉格周期Λ是534.2nm。通過調整隔L2和L3的長度，使他們分別滿足L2＝mΛ，L3＝(n+0.5)Λ，這里的m、n都是整數。因此，L2、L3分別對應2mπ、(2n+1)π的相移，相當于“0”和“π”相位。這樣，0和π取樣就在整個光纖上交替分布，前半部分光纖為0到π順序，后半部分光纖為π到0順序。
光纖光柵是用倍頻氬離子激光器產生的紫外光刻制，它的功率約為130mW，波長是244nm，刻制精度為10納米。在制作過程中，光纖橫向移動，模板固定，光柵總長度約為57mm。
實驗所用到的鉺鐿共摻光纖在978nm處的吸收率為250dB/m，在1535nm處的吸收率是35dB/m，光纖損耗是0.3dB/m。圖5是實驗測得雙波長DFB光纖激光器的光譜圖，它用AQ6317C光譜儀測量，該圖表明，在0.01nm的分辨率下，光信噪比是65dB，總輸出功率約4mW，跟普通的摻鉺光纖DFB激光器相比(0.412mw)，明顯提高了輸出功率。我們設計的雙波長DFB光纖激光器的波長間隔為400pm，有穩定的能量分布且空間獨立(只有一小部分重疊)，詳見圖6。為了證實激光的穩定性，在室溫中每4分鐘測量一次，共測量40分鐘，測量結果見圖7，可見激光器在室溫下穩定性很好。
本發明的工作原理普通DFB激光器的工作原理如下光波在光柵中傳輸時，通過布拉格散射產生正方向和反方向的行波，這些行波被局限在腔體的中心部分，從而形成一個諧振腔。
本發明雙波長DFB光纖激光器與傳統DFB激光器工作原理類似。DFB激光器的理論表明，每個π相移可產生一個激光波長。但在構成本發明激光器的這種特殊對稱式光柵作用下，在光纖內形成了兩個獨立的諧振腔，從而實現了雙波長的輸出。
由于我們的取樣光纖光柵等效為兩個獨立的布拉格光柵交替組成，并且兩者各自在不同的光纖位置提供一個π相移。同時，它們的波長間隔近似為Δλ=λ22neff(2L1+L2+L3)≅λ24neff(L1+L2)]]>由上式可以看出，通過調節L1、L2、L3可以調節Δλ，調節范圍為100pm～2nm。
權利要求
1.一種基于對稱式布拉格光柵的雙波長分布反饋式光纖激光器，包括泵浦源(1)、隔離器(2)、光柵(3)和分束器(4)，其特征在于所述光柵(3)為對稱式布拉格光柵，所述光柵(3)的具體結構是，寬度為L1的均勻光柵部分和無光柵部分交替分布，無光柵部分有兩個寬度，分別為L2、L3，不妨以長度來代表各段光柵和無光柵部分，使有光柵部分和無光柵部分按…L1L2L1L3…L3L1L3…L3L1L2L1…方式排列，這種排列方式關于中心對稱，其中L2＝mΛ，L3＝(n+0.5)Λ，Λ為布拉格周期，m，n分別代表整數。
2.根據權利要求1所述的一種基于對稱式布拉格光柵的雙波長分布反饋式光纖激光器，其特征在于所述泵浦源(1)為輸出波長為978nm的半導體激光器，制作光柵(3)所用的光纖為鉺鐿共摻光纖。
3.根據權利要求1或2所述的一種基于對稱式布拉格光柵的雙波長分布反饋式光纖激光器，其特征在于所述布拉格周期Λ＝534.2nm，m＝600，n＝584。
全文摘要
本發明涉及一種基于對稱式布拉格光柵的雙波長分布反饋式光纖激光器，包括泵浦源、隔離器、光柵和分束器，光柵的具體結構是，寬度為L
文檔編號G02B6/00GK101055967SQ200710017470
公開日2007年10月17日 申請日期2007年3月8日 優先權日2007年3月8日
發明者劉雪明, 王濤, 宮永康, 王雷然, 趙衛 申請人:中國科學院西安光學精密機械研究所