專利名稱：基于法布里-波羅諧振腔的單縱模光纖激光器的制作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種光通訊技術領域的激光器，具體涉及一種基于法布里一 波羅諧振腔的單縱模光纖激光器。
背景技術：
隨著光通信和光纖傳感器技術的高速增長，單縱模激光器，特別是功率在 100mW以上的大功率單縱模光纖激光器的需求越來越大，在相干光通信領域、公 共無線電視系統、干涉測量傳感器和視頻傳輸領域，大功率單縱模光纖激光器得 到了越來越廣泛的應用。雖然千瓦量級的光纖激光器也已見報道，但是這些激光 器往往運作在多縱模的狀態下，大功率單縱模光纖激光器的發展并不迅速。同時， 單縱模光纖激光器的輸出功率也遇到了瓶頸。 一般來說，單縱模光纖激光器的輸 出功率最多可達到100mW。
經對現有技術的文獻檢索發現，趙鴻等在《中國激光》2006年第10期第1359 頁上發表的"大功率光纖激光器輸出功率超過1.2kW"，該文中提出通過對光纖 的兩個端面進行高精度的拋磨處理，利用光纖端面的菲涅耳反射作為輸出腔鏡， 通過雙色鏡耦合輸出高達1.2KW的激光。以上結構的大功率激光器不足在于激 光器運作在多縱模的狀態下，并且結構復雜。
發明內容
本發明針對現有技術的不足，提供一種基于法布里一波羅諧振腔的單縱模光 纖激光器，使其能夠拉大諧振腔內縱模的間隔，減少諧振的縱模數目，起到抑制 縱模的目的，并使用無泵浦的慘鉺光纖作飽和吸收，以保證單縱模的實現。
本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括激光放大器、單向隔離器、 30/70耦合器、偏振控制器(PC)、摻鉺光纖(EDF)、光纖環、布拉格光柵(FBG)， 連接關系為激光放大器的輸出端經過30/70耦合器的70%端口與偏振控制器 一端相連，偏振控制器另一端通過摻鉺光纖連接到光纖環一端，光纖環另一端與
波長選擇布拉格光柵相連，30/70耦合器的合波端與單向隔離器輸入端相連，單
向隔離器輸出端與激光放大器輸入端相連。
所述激光放大器，包括雙包層鉺/鐿雙摻雜光纖、第一多縱模二極管激光 器、第二多縱模二極管激光器、第一波分復用器、第二波分復用器，第一多縱模 二極管激光器和第二多縱模二極管激光器分別通過第一波分復用器和第二波分 復用器與雙包層鉺/鐿雙摻雜光纖相連。
所述30/70耦合器的30%端口為整個系統的輸出端。
所述光纖環，由兩個10/90耦合器的10%端熔接組成，作為法布里一波羅 諧振腔，拉大腔內縱模的間隔，與飽和吸收體的摻鉺光纖一起得到單縱模激光的 輸出。
所述布拉格光柵，用來選擇自發輻射光的合適的波長，自發輻射光經過布拉 格光柵的反射，反方向傳輸，建立起諧振腔。 以上所述所有連接介質均為光纖。
本發明工作時，第一多縱模二極管激光器和第二多縱模二極管激光器發出的 泵浦光分別經過與它們相連的第一波分復用器和第二波分復用器被送到雙包層 鉺/鐿雙摻雜光纖內，使鉺/鐿離子受激躍遷到高能級，從而產生自發輻射光，自 發輻射光向30/70耦合器傳輸，由30/70耦合器70%端口輸入偏振控制器，偏振 控制器選擇偏振態，接著自發輻射光傳輸至摻鉺光纖，未泵浦的摻鉺光纖用作飽 和吸收體吸收零頻以外的其他縱模的光強，產生單縱模的輸出，輸出到光纖環； 光纖環用來拉大腔內縱模的間隔，減少腔內諧振的縱模數，之后自發輻射光輸出 到布拉格光柵，布拉格光柵用來選擇自發輻射光的合適的波長，并利用其發射機 理，建立起諧振腔，由于布拉格光柵對自發輻射光的反射，自發輻射光向反向傳 輸，通過30/70耦合器的合波端傳輸到單向隔離器，通過單向隔離器的隔離作用， 諧振腔中的光單向傳輸，回到激光放大器的輸入端。整個結構形成環形結構，光 不停地在激光放大器中放大，最終得到大功率的輸出。最后所有被放大的自發輻 射光皆從系統的30/70耦合器的30%端口輸出。
與現有技術相比，本發明在大功率激光器中加入光纖環，起到"法布里一波 羅"諧振腔的作用，從而在飽和吸收體的協助下得到功率很高的單縱模激光的輸
出。本發明最后得到輸出波長為1565nm的激光器，最高工作在867mW的輸出功 率，泵浦效率超過了 17.6%,本發明結構簡單且成本低廉，滿足長距離光通信 工程及相干激光雷達的要求。
圖l是本發明結構示意圖；圖2是本發明的光纖環的結構示意圖；圖3本發明在1565rnn處測試的輸出功率與組合泵浦能量關系圖(a)和光譜圖(b);圖4本發明在射頻分析儀測試下測得的單縱模模式圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明的實施例作詳細說明本實施例在以本發明技術方案 為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護 范圍不限于下述的實施例。如圖1所示，本實施例包括激光放大器1、單向隔離器7、 30/70耦合器8、 偏振控制器(PC)9、摻鉺光纖(EDF) 10、光纖環ll、布拉格光柵(FBG) 12，連 接關系為激光放大器1的輸出端經過30/70耦合器8的70%端口與偏振控制 器9 一端相連，偏振控制器9另一端通過摻鉺光纖10連接到光纖環11 一端，光 纖環11另一端與布拉格光柵12相連，30/70耦合器8的合波端與單向隔離器7 輸入端相連，單向隔離器7輸出端與激光放大器1輸入端相連。所述激光放大器l，包括雙包層鉺/鐿雙摻雜光纖2、第一多縱模二極管激 光器3、第二多縱模二極管激光器4、第一波分復用器5、第二波分復用器6，第 一多縱模二極管激光器3和第二多縱模二極管激光器4分別通過第一波分復用器 5和第二波分復用器6與雙包層鉺/鐿雙摻雜光纖2相連。所述30/70耦合器8的30%端口為整個系統的輸出端。所述光纖環ll，由兩個10/90耦合器的10%端熔接組成，作為法布里一波 羅諧振腔，拉大腔縱模的間隔，與飽和吸收體的摻鉺光纖10—起得到單縱模激 光的輸出。所述布拉格光柵12，用來選擇自發輻射光的合適的波長，自發輻射光經過
布拉格光柵12的反射，反方向傳輸，建立起諧振腔。 以上所述所有連接介質均為光纖。
所述摻鉺光纖IO，為無泵浦的摻鉺光纖，鉺離子濃度為240-ppm。 所述摻鉺光纖IO，其長度為3米。
本實施例工作時，第一多縱模二極管激光器3和第二多縱模二極管激光器4 發出的泵浦光分別經過與它們相連的第一波分復用器5和第二波分復用器6被送 到雙包層鉺/鐿雙摻雜光纖2內，使鉺/鐿離子受激躍遷到高能級，從而產生自發 輻射。自發輻射光向30/70耦合器傳輸，通過其70%端口，輸入偏振控制器9， 此偏振控制器9的作用為選擇合適的偏振態；接著光傳輸至長為3米、未泵浦的 鉺離子濃度為240-ppm的摻鉺光纖10，無泵浦的摻鉺光纖10用作飽和吸收體吸 收零頻以外的其他縱模的光強，產生單縱模的輸出；接下來的光纖環ll用來拉 大腔內縱模的間隔，減少腔內諧振的縱模數；之后的布拉格光柵12用來選擇合 適的波長，并利用其發射機理，建立起諧振腔；最后通過單向隔離器7的隔離作 用，光腔中的光單向傳輸，回到激光放大器的輸入端。整個結構形成環形結構， 光不停地在激光放大器中放大，最終得到大功率的輸出。最后所有被放大的自發 輻射光皆從系統的30/70耦合器7的30%端口輸出。
如圖2所示，是本實施例的光纖環11的結構示意圖。光纖環11為兩個10/90 耦合器級聯而成，端口a為輸入端，端口b為輸出端，端口c，d為耦合器的90 %端，保持原來狀態不熔接，兩個10/90耦合器的10%端熔接在一起，此外與 輸入口 a，b在同一側的端口熔接在一起，光纖環11起到了 "法布里一波羅"諧 振腔的作用，拉大了腔內縱模間隔，減少縱模密度。
如圖3所示，圖(a)是本實施例在功率計測試下測得的輸出功率與組合泵 浦能量關系圖；圖(b)在光譜分析儀測試下測得的環形激光器的光譜。當泵浦 達到4500mA時，輸出光強超過了 867mW，輸出光強保持線性關系，泵浦效率超 過了 17.6%。激光器的中心波長在1565nm處，是所用布拉格光柵12的反射峰 值所在，符合國際電信同盟C波段的波長，得到了超過40dB的信噪比的輸出。
如圖4所示，是本實施例在射頻分析儀測得的單縱模模式圖，單縱模運作已 通過頻譜分析儀得到證實。
根據上述條件，本實施例所得測試結果如圖3、 4所示。測試結果表明，本 發明通過在環形腔中使用光纖環11來保證盡可能少的縱模數目，加上布拉格光 柵12對波長的選擇，和飽和吸收體，還有激光放大器l的使用，設計了一種單 縱模高功率全光纖環形激光器。本激光器最高工作在867mW的輸出功率上，并且 得到超過40dB的信噪比，泵浦效率超過了 17. 6% 。
權利要求
1、一種基于法布里-波羅諧振腔的單縱模光纖激光器，包括單向隔離器、偏振控制器、光纖環、激光放大器，其特征在于，還包括30/70耦合器、摻鉺光纖、布拉格光柵，激光放大器的輸出端經過30/70耦合器的70％端口與偏振控制器一端相連，偏振控制器另一端通過摻鉺光纖連接到光纖環一端，光纖環另一端與波長選擇布拉格光柵相連，30/70耦合器的合波端與單向隔離器輸入端相連，單向隔離器輸出端與激光放大器輸入端相連。
2、 根據權利要求1所述的基于法布里一波羅諧振腔的單縱模光纖激光器， 其特征是，所述光纖環，由兩個10/90耦合器的10%端熔接組成，作為法布里 一波羅諧振腔，拉大腔內縱模的間隔，與作為飽和吸收體的摻鉺光纖一起得到單 縱模激光的輸出。
3、 根據權利要求1所述的基于法布里一波羅諧振腔的單縱模光纖激光器， 其特征是，所述布拉格光柵，用來選擇自發輻射光的波長，自發輻射光經過布拉 格光柵的反射，反方向傳輸，建立起諧振腔。
4、 根據權利要求1所述的基于法布里一波羅諧振腔的單縱模光纖激光器， 其特征是，所述激光放大器，包括雙包層鉺/鐿雙摻雜光纖、第一多縱模二極 管激光器、第二多縱模二極管激光器、第一波分復用器、第二波分復用器，第一 多縱模二極管激光器和第二多縱模二極管激光器分別通過第一波分復用器和第 二波分復用器與雙包層鉺/鐿雙摻雜光纖相連。
5、 根據權利要求1所述的基于法布里一波羅諧振腔的單縱模光纖激光器， 其特征是，所述摻鉺光纖為無泵浦的摻鉺光纖，鉺離子濃度為240-ppm。
6、 根據權利要求1所述的基于法布里一波羅諧振腔的單縱模光纖激光器， 其特征是，所述30/70耦合器的30%端口為整個裝置的輸出端。
7、 根據權利要求1所述的基于法布里一波羅諧振腔的單縱模光纖激光器， 其特征是，所有連接介質均為光纖。
全文摘要
一種光通訊技術領域的基于法布里—波羅諧振腔的單縱模光纖激光器，包括激光放大器、單向隔離器、30/70耦合器偏振控制器、摻鉺光纖、光纖環、布拉格光柵，連接關系為激光放大器的輸出端經過30/70耦合器的70％端口與偏振控制器一端相連，偏振控制器另一端通過摻鉺光纖連接到光纖環一端，光纖環另一端與波長選擇布拉格光柵相連，30/70耦合器的合波端與單向隔離器輸入端相連，單向隔離器輸出端與激光放大器輸入端相連。本發明能夠得到輸出功率為867mW，波長為1.565μm的單縱模激光，信噪比超過40dB，泵浦效率超過了17.6％。
文檔編號H01S3/08GK101132103SQ20071004517
公開日2008年2月27日 申請日期2007年8月23日 優先權日2007年8月23日
發明者楊肖璇, 黎 詹, 優 黃 申請人:上海交通大學