專利名稱：一種環形腔可調諧單頻單偏振光纖激光器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種可調諧光纖激光器，特別是由梳狀反射器和梳狀濾波器與摻稀土元素光纖構成環形激光諧振腔的大范圍波長可調諧單頻單偏振光纖激光器。
背景技術：
大范圍波長可調諧單頻單偏振激光器在大容量長距離光纖通信系統、光纖和光電子器件與系統測量、以及光纖傳感等領域具有廣闊的應用前景。尤其是光纖型激光器，由于其與光纖系統完全匹配，沒有光耦合問題，與傳統的半導體激光器相比具有獨特的優點。目前用于實現波長可調諧單頻單偏振激光輸出的光纖激光器技術方案主要有(a)由多個光纖光柵在幾個特定波長上提供光反饋，結合腔內可調濾波器實現可調諧激光輸出(IEEE PhotonicsTechnology Letters，17(7)，pp.1387-1389，2005)；(b)用可調諧光纖光柵提供光反饋，腔內采用光纖偏振器進行偏振態控制(發明專利，申請號200310122025.0)；(c)由可調諧光纖光柵提供光反饋，結合腔內濾波器實現可調諧激光輸出(實用新型專利，申請號03277023.5)；(d)在環形腔內加入大范圍可調諧濾波器和光纖偏振器實現可調諧單頻單偏振激光輸出(IEEE Photonics Technology Letters，2(11)，pp.787-789，1990)等。其中(a)所述激光器只能在光纖光柵所對應的少數幾個波長上實現激光波長的切換。(b)和(c)則受到光纖光柵調諧范圍的限制，僅可實現在幾個納米上的波長調諧。(d)雖然能夠實現在整個增益譜內的大范圍波長調諧，但大范圍可調諧窄帶濾波器本身的制作難度與成本均很高，限制了這種可調諧光纖激光器的發展。
發明內容
本發明要解決的技術問題是針對可調諧單頻單偏振光纖激光器領域所存在的上述問題，提供一種大范圍波長可調諧、工藝簡單、成本低廉、性能穩定且易于工業化生產的單頻單偏振環形腔光纖激光器。
本發明的技術方案是該激光器包括光纖型梳狀反射器、光纖型梳狀濾波器、稀土摻雜光纖、2×2光纖耦合器、半導體激光器、波分復用器、第一光纖隔離器、第二光纖隔離器和激光輸出端；用光纖型梳狀反射器提供光反饋，同時用光纖型梳狀濾波器提供腔內濾波，在光纖型梳狀反射器與光纖型梳狀濾波器當中至少有一個是偏振相關的，且至少有一個是可調諧的通過調諧光纖型梳狀反射器的反射峰位置，或調諧光纖型梳狀反射器的透射峰位置，或對光纖型梳狀反射器與濾波器進行聯合調諧，實現可調諧單頻單偏振激光輸出。所述的光纖型梳狀反射器是指具有固定或可調諧的多波長梳狀反射譜的光纖器件，所述的光纖型梳狀濾波器是指具有固定或可調諧的多波長梳狀透射譜的光纖器件。光纖型梳狀反射器的反射譜與光纖型梳狀濾波器的透射譜具有不同的峰值波長間隔。
所發明的環形腔單頻單偏振光纖激光器各部件間的連接方式是半導體激光器與波分復用器的泵浦光輸入端相連，波分復用器的輸出端與第一光纖隔離器的輸入端相連，再以次與稀土摻雜光纖和光纖型梳狀濾波器進行串接，光纖型梳狀濾波器的輸出端與第二光纖隔離器的輸入端相接，第二光纖隔離器的輸出端與2×2光纖耦合器的一臂連接，耦合器同側的另一臂與波分復用器的信號光輸入端相連，構成環形腔結構，2×2光纖耦合器另一側的一臂與光纖型梳狀反射器的反射端相接，其余一臂為激光輸出端。通過調諧梳狀反射器或梳狀濾波器，或對二者進行聯合調諧，使得對于特定的線偏振光，在希望獲得激光輸出的波長位置上梳狀反射器的某一反射峰與梳狀濾波器的某一透射峰發生重合，而在其它波長上梳狀反射器的反射峰與梳狀濾波器的透射峰均不發生重合，從而在該波長上獲得單頻單偏振激光輸出。其顯著特點在于采用光纖型梳狀反射器提供光反饋的同時，在腔內采用光纖型梳狀濾波器進行濾波，因此，只需對梳狀反射器或梳狀濾波器的光譜進行小范圍調節即可實現激光器輸出波長的大范圍調諧，大大降低了器件的制作難度與制作成本，易于進行工業化生產。
所述的光纖型梳狀反射器是(a)光纖型法布里-泊羅梳狀反射器、(b)光纖型法布里-泊羅可調諧梳狀反射器、(c)在普通光纖上制作的取樣光纖光柵梳狀反射器、(d)在雙折射光纖上制作的偏振相關取樣光纖光柵梳狀反射器、(e)取樣光纖光柵可調諧梳狀反射器、(f)高雙折射光纖Sagnac環型梳狀反射器、(g)高雙折射光纖Sagnac環型可調諧梳狀反射器、(h)光纖麥克爾遜干涉儀型梳狀反射器或(i)光纖型梳狀反射器的反射端與光纖偏振器相接構成的偏振相關光纖型梳狀反射器；所述的光纖型梳狀濾波器是(a)光纖型法布里-泊羅梳狀濾波器、(b)光纖型法布里-泊羅可調諧梳狀濾波器、(c)由光纖環形器與在普通光纖上制作的取樣光纖光柵構成的光纖型梳狀濾波器、(d)由光纖環形器與在雙折射光纖上制作的偏振相關取樣光纖光柵構成的偏振相關光纖型梳狀濾波器、(e)由光纖環形器與取樣光纖光柵構成的光纖型梳狀濾波器、(f)高雙折射光纖Sagnac環型梳狀濾波器、(g)光纖Sagnac環型可調諧梳狀濾波器、(h)光纖馬赫-曾德爾干涉儀型梳狀濾波器或(i)由光纖型梳狀濾波器與光纖偏振器相接構成的偏振相關光纖型梳狀濾波器。
與已有技術方案相比，本發明具有的有益效果器件結構簡單、易于制作、成本低廉、可在稀土摻雜光纖的整個增益譜范圍內獲得穩定的可調諧單頻單偏振激光輸出。
圖1環形腔可調諧單頻單偏振光纖激光器基本組成結構2環形腔可調諧單頻單偏振光纖激光器的具體實施方式
一圖3環形腔可調諧單頻單偏振光纖激光器的具體實施方式
二圖4環形腔可調諧單頻單偏振光纖激光器的具體實施方式
三圖5光纖Sagnac環型梳狀濾波器透射譜(細實線)與光纖Sagnac環型可調諧梳狀反射器的反射譜(粗實線)圖6由光纖Sagnac環型可調諧梳狀反射器與光纖Sagnac環型梳狀濾波器組成的可調諧光纖激光器的輸出譜其中1.光纖型梳狀反射器；2.光纖型梳狀濾波器；3.稀土摻雜光纖；4.2×2光纖耦合器；5.半導體激光器；6.波分復用器；7.第一光纖隔離器、8.第二光纖隔離器；9.激光輸出端。
具體實施例方式
圖2、圖3和圖4是本發明的三種具體實施方式
。
實施方式一，見圖2。
光纖型梳狀反射器1選用高雙折射光纖Sagnac環型偏振相關可調諧梳狀反射器，光纖型梳狀濾波器2選用不可調諧且偏振無關的高雙折射光纖Sagnac環型梳狀濾波器；所構成的環形腔可調諧單頻單偏振光纖激光器的連接方式半導體激光器5與波分復用器6的泵浦光輸入端相連，波分復用器6的輸出端與第一光纖隔離器7的輸入端相連，再以次與稀土摻雜光纖3和高雙折射光纖Sagnac環型梳狀濾波器2進行串接，高雙折射光纖Sagnac環型梳狀濾波器2的輸出端與第二光纖隔離器8的輸入端相接，第二光纖隔離器8的輸出端與2×2光纖耦合器4的一臂連接，2×2光纖耦合器4同側的另一臂與波分復用器6的信號光輸入端相連，構成環形腔結構，2×2光纖耦合器4另一側的一臂與高雙折射光纖Sagnac環型偏振相關可調諧梳狀反射器1的反射端相接，其余一臂為激光輸出端9。
實施方式二，見圖3。所構成的環形腔可調諧單頻單偏振光纖激光器與實施方式一的區別是光纖型梳狀反射器1選用在雙折射光纖上制作的偏振相關可調諧取樣光纖光柵梳狀反射器，光纖型梳狀濾波器2仍選用不可調諧且偏振無關的高雙折射光纖Sagnac環型梳狀濾波器。
實施方式三，見圖4。所構成的環形腔可調諧單頻單偏振光纖激光器與實施方式一的區別是光纖型梳狀反射器1選用在雙折射光纖上制作的不可調諧的偏振相關取樣光纖光柵梳狀反射器，光纖型梳狀濾波器2選用光纖型法布里-泊羅偏振無關可調諧梳狀濾波器。
下面以實施方式一的環形腔可調諧單頻單偏振光纖激光器為例對本發明實現可調諧單頻單偏振激光輸出的具體過程作進一步說明。激光器中的稀土摻雜光纖為摻鉺光纖。圖5所示為高雙折射光纖Sagnac環型梳狀濾波器的透射譜(細實線)以及經調諧后高雙折射光纖Sagnac環型偏振相關可調諧梳狀反射器的反射譜(粗實線)，在1549.2nm處，梳狀反射器的反射峰與梳狀濾波器的透射峰重合，因此在該波長上激光器具有最低的腔損耗和激光閾值。由于激光模式之間的競爭，其它波長上的光模式均被抑制，從而獲得單頻激光輸出。圖6為與圖5的反射譜所對應的激光輸出譜。通過調諧偏振相關光纖Sagnac環型可調諧梳狀反射器使其反射譜與高雙折射光纖Sagnac環型梳狀濾波器的透射譜在其它波長上出現峰值重迭，激光器將在該波長位置上獲得激光輸出，實現激光波長的調諧。
權利要求
1.一種環形腔可調諧單頻單偏振光纖激光器，該激光器包括光纖型反射器，光纖型濾波器，稀土摻雜光纖，2×2光纖耦合器，半導體激光器，波分復用器，第一光纖隔離器，第二光纖隔離器，激光輸出端；其特征是所述的光纖型反射器為光纖型梳狀反射器(1)，所述的光纖型濾波器為光纖型梳狀濾波器(2)；在光纖型梳狀反射器(1)與光纖型梳狀濾波器(2)當中至少有一個是偏振相關的，且至少有一個是可調諧的；通過調諧光纖型梳狀反射器的反射峰位置，或調諧光纖型梳狀濾波器的透射峰位置，或對光纖型梳狀反射器與濾波器進行聯合調諧，實現可調諧單頻單偏振激光輸出。
2.根據權利要求1所述的可調諧單頻單偏振環形腔光纖激光器，其特征是所述的光纖型梳狀反射器(1)是(a)光纖型法布里-泊羅梳狀反射器、(b)光纖型法布里-泊羅可調諧梳狀反射器、(c)在普通光纖上制作的取樣光纖光柵梳狀反射器、(d)在雙折射光纖上制作的偏振相關取樣光纖光柵梳狀反射器、(e)取樣光纖光柵可調諧梳狀反射器、(f)高雙折射光纖Sagnac環型梳狀反射器、(g)高雙折射光纖Sagnac環型可調諧梳狀反射器、(h)光纖麥克爾遜干涉儀型梳狀反射器或(i)光纖型梳狀反射器的反射端與光纖偏振器相接構成的偏振相關光纖型梳狀反射器；所述的光纖型梳狀濾波器(2)是(a)光纖型法布里-泊羅梳狀濾波器、(b)光纖型法布里-泊羅可調諧梳狀濾波器、(c)由光纖環形器與在普通光纖上制作的取樣光纖光柵構成的光纖型梳狀濾波器、(d)由光纖環形器與在雙折射光纖上制作的偏振相關取樣光纖光柵構成的光纖型梳狀濾波器、(e)由光纖環形器與取樣光纖光柵構成的可調諧光纖型梳狀濾波器、(f)高雙折射光纖Sagnac環型梳狀濾波器、(g)高雙折射光纖Sagnac環型可調諧梳狀濾波器、(h)光纖馬赫-曾德爾干涉儀型梳狀濾波器、(i)由光纖型梳狀濾波器與光纖偏振器相接構成的偏振相關光纖型梳狀濾波器或(j)由光纖型可調諧梳狀濾波器與光纖偏振器相接構成的偏振相關光纖型可調諧梳狀濾波器。
全文摘要
本發明涉及一種環形腔可調諧單頻單偏振光纖激光器，它包括光纖型梳狀反射器(1)、光纖型梳狀濾波器(2)、稀土摻雜光纖(3)、2×2光纖耦合器(4)、第一光纖隔離器(7)、第二光纖隔離器(8)和激光輸出端(9)；用光纖型梳狀反射器提供光反饋，同時用光纖型梳狀濾波器提供腔內濾波，在光纖型梳狀反射器與光纖型梳狀濾波器中至少有一個是偏振相關的，且至少有一個是可調諧的。通過調諧光纖型梳狀反射器的反射峰位置，或調諧光纖型梳狀濾波器的透射峰位置，或對光纖型梳狀反射器與濾波器進行聯合調諧，實現可調諧單頻單偏振激光輸出。本發明工藝簡單、能實現大范圍波長可調諧單頻單偏振激光輸出，可廣泛用于光纖技術的各個領域。
文檔編號H01S3/083GK101013791SQ200710063559
公開日2007年8月8日 申請日期2007年2月5日 優先權日2007年2月5日
發明者陳根祥, 羅平, 武建芬, 姜宏波, 梁永靈, 郭政華, 賈麗敏, 董天龍, 韓健, 邢矩巖, 夏濤, 路慧敏, 秦婉婷 申請人:北京交通大學